การลงคะแนนเสียงในการลงประชามติ เพื่อสนับสนุนการเข้าร่วมเป็นส่วนหนึ่งในดินแดนของรัสเซีย เริ่มขึ้นเมื่อวันศุกร์ ที่ 23 กันยายน ตามเวลาท้องถิ่น ใน 4 ภูมิภาคของยูเครน คือ ลูฮันสก์ โดเนตสก์ เคอร์ซัน และซาโปริซเชีย หรือดินแดนที่รัสเซียยอมรับให้เป็นสาธารณรัฐประชาชนโดเนตสก์ที่ประกาศแยกตัวเป็นดินแดนอิสระ หลังการบุกยึดพื้นที่ด้วยปฏิบัติการทางทหารพิเศษที่เริ่มขึ้นตั้งแต่เดือนกุมภาพันธ์
มีภาพของ เดนิส ปูชิลิน ผู้นำดินแดนที่ได้รับการสนับสนุนจากรัสเซีย ขณะเดินทางไปลงคะแนนเสียง พร้อมให้สัมภาษณ์สื่อว่า “เรากำลังจะกลับบ้าน เรากำลังกลับไปยังรัสเซียอันยิ่งใหญ่” พร้อมบอกว่า “สิ่งที่เราต่อสู้กันมานาน กำลังจะกลายเป็นจริง”
สถานที่สำหรับลงประชามติยังถูกตั้งขึ้นทั้งในกรุงมอสโกของรัสเซีย และในดินแดนไครเมีย โดยอ้างว่าเพื่อเปิดโอกาสสำหรับชาวยูเครนซึ่งปัจจุบันอาศัยอยู่ในพื้นที่ดังกล่าวด้วย
อย่างไรก็ตาม การลงประชามติที่จะมีขึ้นเป็นเวลา 5 วัน ไปจนถึงวันอังคารนี้ ดูเหมือนจะถูกจัดขึ้นอย่างเร่งด่วน หลังยูเครนสามารถยึดคืนพื้นที่บางส่วนทางตะวันออกเฉียงเหนือได้ในการโจมตีตอบโต้