Vì lý do an ninh, trong 4 ngày trưng cầu trước đó, người dân chỉ được bỏ phiếu tại các điểm bỏ phiếu di động, hoặc có nhân viên Ủy ban Bầu cử đến thu phiếu tại nhà. Nhưng trong ngày cuối cùng, người dân sẽ có cơ hội bỏ phiếu trực tiếp tại các điểm bỏ phiếu.
Các điểm bỏ phiếu mở cửa lúc 8h sáng và đóng cửa lúc 16h. Ngay sau đó, quá trình kiểm phiếu sẽ bắt đầu và kết quả của các cuộc trưng cầu sẽ được công bố, sớm nhất là vào cuối ngày 27/9.
Người dân Donetsk có thể bỏ phiếu tại 450 điểm bỏ phiếu trên khắp khu vực và tại hơn 200 điểm bỏ phiếu ở Nga. Trong khi đó, cơ quan bầu cử Lugansk đã thiết lập 461 điểm bỏ phiếu ở khu vực này và 201 điểm khác ở Nga.
Tại Zaporozhye, giới chức địa phương đã mở 394 điểm bỏ phiếu trên toàn tỉnh, cùng 102 điểm khác ở Nga, Donetsk, Lugansk và Kherson.
Theo Tass, các cuộc trưng cầu dân ý đã được công nhận là hợp lệ ở cả 4 khu vực vì tỷ lệ cư dân đi bỏ phiếu đã vượt quá 50%.
Tính đến tối 26/9, tỷ lệ bỏ phiếu ở Donetsk đã đạt 86,89%, ở Lugansk đạt 83,61%, ở Kherson đạt 63,58% và ở Zaporozhye đạt 66,43%.
Trong cuộc phỏng vấn ngày 27/9, bà Marina Zakharova - người đứng đầu Ủy ban Bầu cử Kherson cho biết: "Chúng tôi đã cố gắng hết sức để đảm bảo rằng mọi thứ diễn ra suôn sẻ vào ngày bỏ phiếu cuối cùng và đang tiếp nhận ý kiến của mọi người dân địa phương. Đến thời điểm hiện tại, kết quả của cuộc trưng cầu cho thấy cư dân vùng Kherson xác định tương lai của họ và tương lai của con cái họ trong một quốc gia duy nhất - là Liên bang Nga."
Ukraine và đồng minh phương Tây đã gọi các cuộc trưng cầu dân ý về việc sáp nhập Nga là bất hợp pháp, và tuyên bố sẽ không công nhận kết quả.
Trả lời phỏng vấn hôm 25/9, Tổng thống Ukraine Volodymyr Zelensky cảnh báo rằng nếu Nga hoàn thành các cuộc trưng cầu dân ý, thì trong mọi trường hợp, Kiev sẽ “không thể tiếp tục bất kỳ cuộc đàm phán ngoại giao nào với Mátxcơva”.
