Само шест месеца след завръщането на Медичите на власт във Флоренция, през февруари, в града достига новината, че папа Юлий II умира. Тогава здравето на кардинал Медичи, което никога не е било крепко, дори и в добри времена, силно се влошава в резултат на необичайните за него усилия. Има стомашна язва и изключително болезнена фистула, причинена от дългия престой на седлото по време на военните походи. Въпреки болките кардиналът знае, че присъствието му в Рим е наложително, ако иска да упражни някакво влияние върху конклава, свикан, за да избере наследника на папата. Заповядва да го пренесат с лектика и, обзет от силни болки, поема бързо по неравния двеста четиридесет и два километров път до Рим, но когато пристига в началото на март, разбира, че Юлий II е починал. Кардинал Медичи обаче е прекалено болен, за да предприеме нещо и ляга на легло за седмица.
Междувременно събраният, за да избере нов папа, конклав започва традиционните процедури. С цел да не се упражнява външно влияние кардиналите се оттеглят в запечатани помещения, които нямат право да напускат, докато не вземат решение. Дори прозорците са запечатани и в помещенията на конклава се внася само храна. Дните се нижат, жегата в затворените стаи става непоносима, атмосферата и нуждата от чисти дрехи способстват за евентуален край на дрязгите. Обсъжданията се удължават, а качеството и количеството на храната намаляват. Когато идва време кардинал Медичи да влезе, групата от двадесет и четирима пълни кардинали в техните вмирисани червени одежди вече се храни веднъж дневно, а по качество храната е подобна на онази, която сервират на послушниците в най-строгите манастири.
Още през първите си години в Рим кардинал Медичи усърдно гради приятелски взаимоотношения с мнозина от влиятелните кардинали около Юлий II. Има изтънчени маниери, обича веселието, изключително щедър е и очевидно начетен, без да споменаваме, че е близо до извора на властта, което го прави много полезен. Мнозина от тези приятели са склонни да гласуват за него като за компромисен кандидат, докато други желаят да дадат гласа си в негова полза по две други причини. Въпреки героичните му усилия по време на папските походи на всички става ясно, че кардинал Медичи не е войнствен по природа и следователно няма да въвлече папството в още една поредица от безкрайни военни авантюри като Юлий II. Мнозина от присъстващите кардинали имат приятни спомени от времето, когато бащата на кардинал Медичи, Лоренцо Великолепни, прави толкова много, за да поддържа мира в Италия. Втората причина в негова полза е невероятната му пълнота — за всички е съвсем ясно, че е много болен — ако изборът му се окаже грешка, така или иначе най-вероятно ще се спомине след няколко години. На тези аргументи обаче непреклонно се противопоставя една фракция, водена от кардинал Франческо Содерини, брат на сваления гонфалониер на Флоренция Пиеро. Въпреки влошаващите се условия на живот, да не говорим за все по-жалката храна, кардиналите не намират изход. Докато конклавът се препира и пледира край масата, във вонящите тоалетни започват тайни пазарлъци.
По време на една от почивките между обсъжданията кардинал Медичи тихо се приближава към Содерини и започва да го омайва. Доказателство за силата на обаянието му е фактът, че най-после кардинал Содерини решава да подкрепи кандидатурата на Медичи, въпреки че това обаяние е подкрепено и от определени обещания. Изпратеният в изгнание бивш гонфалониер Пиеро Содерини трябва да бъде призован от Рагуза, кардинал Медичи твърдо отказва да му позволи да се върне във Флоренция, но разрешава да се засели в Рим, където щедро ще бъде издържан до края на дните си. Младият племенник на кардинал Медичи Лоренцо, син на Пиеро Злочестия и бъдещ владетел на Флоренция, трябва да се ожени за една от племенничките на кардинал Содерини. По този начин родът Содерини се обединява с новите владетели на Флоренция, както и със семейството на новия папа, и така занапред ще постигнат значителна власт и влияние.
За голямо облекчение на затворените от дълго време и търпящи лишения прелати кардинал Медичи е избран за папа. В съответствие с войнствената традиция, възприета от предшествениците му — Александър VI взема името от Александър Велики и Юлий II от Юлий Цезар — папата решава да се нарече Лъв X, с което възнамерява да демонстрира лъвските качества смелост и великодушие. Същевременно името е нещо, което всички жители на Флоренция разбират, тъй като е препратка към емблемите на града, все така живеещите в клетката на виа деи Леони лъвове.