Der innerparteiliche Machtkampf spitzte sich im Sommer 2015 zu. Auf dem Essener Parteitag im Juli 2015 kam es zur entscheidenden Kampfabstimmung um den Parteivorsitz. Viele waren mit Lucke unzufrieden. Sie warfen ihm „einen egomanischen Führungsstil vor” und dass er die Partei „auf das Thema der Eurokritik verengen” wolle. Zudem störten sie sich an seiner transatlantischen Ausrichtung.
Bereits während Luckes Rede demonstrierte das Höcke-Lager Stärke: Seine Anhänger*innen riefen lautstark „Höcke, Höcke”. Lucke versuchte, sich gegen die Abwahl zu stemmen, verlor jedoch deutlich. Er erhielt lediglich 38 Prozent der Stimmen, während Petry auf 60 Prozent kam. Petry wurde von Höcke unterstützt, der sich intern für ihre Wahl aussprach.
Zusammen mit dem Ökonomen Jörg Meuthen übernahm sie die Parteiführung. Das Ergebnis markierte nach Einschätzung des Sozialwissenschaftlers Alexander Häusler eine „deutliche Hinwendung zum rechten Populismus”. Der damalige NRW-Vorsitzende Marcus Pretzell erklärte in seiner Einführungsrede zum Parteitag, die AfD sei nicht nur eine Euro-Partei, sondern auch eine „Pegida-Partei”. Petry vertrat ab 2015 „rabiate Law-and-Order-Forderungen” und positionierte die Partei massiv gegen den Islam, insbesondere im Grundsatzprogramm 2016.
Direkt im Anschluss an die Wahlniederlage gaben führende Mitglieder des Weckrufs wie Hans-Olaf Henkel, Joachim Starbatty, Bernd Kölmel und Ulrike Trebesius bekannt, dass sie die AfD verlassen würden. Die Partei verlor bis Ende August rund ein Fünftel ihrer insgesamt 21.000 Mitglieder und die meisten Protagonisten des wirtschaftsliberalen Flügels. Die Weckruf-Mitglieder gründeten unter dem Namen Neustart 2015 eine Initiative und stellten fest:
[D]ie AfD [ist] in die Hand von Demagogen und Wutbürgern gefallen, die mit offen islamfeindlichen, antiwestlichen, nationalistischen und latent ausländerfeindlichen Parolen Stimmung machen. […] Die AfD ist verloren.
Im Juli 2015 gründete sich in Kassel unter Vorsitz von Lucke die Abspaltung Allianz für Fortschritt und Aufbruch (ALFA), die sich später in Liberal-Konservative Reformer (LKR) umbenannte.
Nach der Spaltung verzeichnete die AfD zunächst einen Rückgang in den Umfragen, ihre bundesweiten Werte lagen weit unter der Fünf-Prozent-Hürde. Die Wahl Meuthens zum Co-Vorsitzenden neben Petry kann als Versuch interpretiert werden, wirtschaftsliberale Kräfte innerhalb der Partei zu halten. Bis dahin hatte die AfD ihre Erfolge der Bündelung verschiedener politischer Strömungen zu verdanken. Mit der stärkeren Ausrichtung auf migrationspolitische und muslimfeindliche Themen gelang es ihr, gezielt ein rechtspopulistisches Wählermilieu anzusprechen.
Die ab September 2015 einsetzende Fluchtbewegung nach Europa markierte einen zentralen Wendepunkt. Alexander Gauland bezeichnete diese Entwicklung als „Geschenk” für die Partei. Die AfD machte die „Flüchtlingspolitik” zu ihrem neuen „Markenkern”. Bei den Landtagswahlen 2016 erzielte sie deutliche Zugewinne. Im März erreichte sie bei den Landtagswahlen in Baden-Württemberg 15,1 Prozent, in Rheinland-Pfalz 12,6 Prozent und in Sachsen-Anhalt 24,3 Prozent. Mit 20,8 Prozent in Mecklenburg-Vorpommern sowie 14,2 Prozent in Berlin setzte sie im September 2016 ihre Reihe zweistelliger Ergebnisse auf Landesebene fort.
