Cuộc bỏ phiếu diễn ra hai năm một lần theo quy định của đảng.
Theo báo chí Nhật Bản, ông Noda đã giành chiến thắng thuyết phục trước cựu bộ trưởng nội vụ Kazuhiro Haraguchi và hai cựu bộ trưởng nông nghiệp Hirotaka Akamatsu và Michihiko Kano.
Trước đó các nhà phân tích dự báo ông Noda sẽ dễ dàng giành chiến thắng khi những nhân vật chủ chốt của DPJ như cựu thủ tướng Naoto Kan và trưởng ban chính sách Seiji Maehara đều tuyên bố ủng hộ ông.
Ông Yoshihiko Noda được bầu làm chủ tịch DPJ vào năm ngoái sau khi ông Naoto Kan từ chức do bị chỉ trích trong việc giải quyết cuộc khủng hoảng hạt nhân ở Fukushima. Vào đầu năm nay, ông phải đối mặt với sức ép gay gắt quanh dự luật tăng thuế tiêu dùng gây tranh cãi.
Thủ tướng nói việc tăng thuế tiêu dùng 5-10% vào năm 2015 là chìa khóa giúp cắt giảm nợ công của Nhật Bản và chi phí phúc lợi vốn ngày càng tăng. Tuy nhiên các nhà làm luật, kể cả những người thuộc DPJ, cho rằng việc tăng thuế trong tình hình lạm phát hiện nay sẽ càng làm cho nền kinh tế đi xuống.
Khi dự luật được thông qua, hàng loạt nghị sĩ trong DPJ đã từ chức để bày tỏ phản đối; một số người thậm chí bỏ đảng để lập đảng mới.
Ông Noda cũng đang chịu áp lực về việc tổ chức bầu cử sớm theo yêu cầu của phe đối lập. BBC cho biết cuộc bầu cử dự kiến diễn ra vào năm tới.