Für die Wahl des Oberbürgermeisters finden die Regelungen des Thüringer Kommunalwahlgesetzes (ThürKWG) und der Thüringer Kommunalwahlordnung (ThürKWO) Anwendung.

Der Oberbürgermeister wird in allgemeiner, freier und geheimer Wahl unmittelbar von den Wahlberechtigten für die Dauer von sechs Jahren gewählt.

Den Wahltermin, der innerhalb der letzten drei Monate der Amtszeit des vorhergehenden Oberbürgermeisters liegen soll, bestimmt die zuständige Rechtsaufsichtsbehörde. Die Kommunalaufsicht des Landratsamtes Unstrut-Hainich-Kreis setzte den Wahltermin auf Sonntag, 26. Mai 2024 fest. 

Der Oberbürgermeister ist Beamter auf Zeit für die laufende Legislaturperiode. Die Amtszeit beginnt am Tag nach der Annahme der Wahl, jedoch nicht vor Ablauf der Amtszeit des vorhergehenden Oberbürgermeisters.

Wählbar ist jeder Wahlberechtigte, der am Tag der Wahl

• das 18. Lebensjahr vollendet hat (Geburtstag 26. Mai 2006 und vorher)
• das 65. Lebensjahr noch nicht vollendet hat und
• nicht von der Wählbarkeit ausgeschlossen ist.

Personen, die die Staatsangehörigkeit eines anderen Mitgliedstaates der Europäischen Union besitzen, sind bei der Kommunalwahl unter denselben Bedingungen wahlberechtigt und wählbar wie Deutsche.

Zum hauptamtlichen Oberbürgermeister kann auch ein Bewerber gewählt werden, der zur Zeit der Wahl seinen Hauptwohnsitz nicht in der Stadt Mühlhausen hat. Bei Bewerbern, deren Hauptwohnsitz nicht in Mühlhausen liegt, ist bei der zuständigen Gemeindebehörde die Bescheinigung zum Hauptwohnsitz einzuholen.

Bei der Wahl des Oberbürgermeisters hat jeder Wähler eine Stimme. Der Kandidat wird direkt, nach den Grundsätzen der Mehrheitswahl, gewählt. Es findet eine Personenwahl statt. Wird nur ein oder überhaupt kein gültiger Wahlvorschlag zugelassen, ist die Wahl ohne Bindung an Wahlvorschläge durchzuführen.

Gewählt ist, wer mehr als die Hälfte der abgegebenen gültigen Stimmen erhält. Erhält keiner diese Mehrheit, findet am zweiten Sonntag nach dem Wahltag eine Stichwahl unter den zwei Personen statt, welche die meisten abgegebenen gültigen Stimmen erhalten haben. Bei Stimmengleichheit entscheidet das Los darüber, wer in die Stichwahl kommt. Stimmberechtigt für die Stichwahl ist, wer bereits für die erste Wahl stimmberechtigt war, sofern er nicht in der Zwischenzeit sein Stimmrecht verloren hat. Bei der Stichwahl ist gewählt, wer von den abgegebenen gültigen Stimmen die höchste Stimmenzahl erhalten hat. Bei gleicher Stimmenzahl entscheidet wiederum das Los.