Накануне жители региона должны были ответить «да» или «нет» на вопрос: «Поддерживаете ли вы акт о государственной самостоятельности Луганской народной республики?» Подавляющее большинство избирателей (по предварительным данным – около 96%) проголосовали за независимость.
На референдуме работали международные наблюдатели, которые признали чистоту проведения голосования.
Официальный Киев несколько недель вел в регионе войсковую «антитеррористическую» операцию. В день референдума в Луганской области военные и нацгвардия, которую на Украине считают подразделением Правого сектора с официальным мандатом, пытались сорвать выборы: звучали выстрелы, блокировались избирательные участки. 9 мая в Мариуполе соседней Донецкой области было ранено 42 человека, девятеро – убиты, город объявил траур. На территории региона находились танки, пушки, БТРы. Именно это, по некоторым оценкам, привело до четверти колеблющихся луганцев на избирательные участки, чтобы проголосовать за отделение от Украины и государственную независимость.
Самопровозглашенная республика планирует обратиться в ООН с прошением о международном признании.
Примечательно, что губернатор Луганской области Ирина Веригина, назначенная Киевом руководить регионом 10 мая, в день референдума официально заявила, что население не поддерживает сепаратистов. «Волеизъявление граждан, которое противоречит Конституции Украины, оказалось отнюдь не народным – под дулом автомата прийти на захваченные участки согласились немногие» - сообщалось в пресс-релизе тогда еще функционирующей областной администрации. Пресс-релиз был выполнен в жанре «сводки с полей» для поддержания духа официального Киева. «Луганщина, – докладывала новый губернатор, - сказала твердое «нет» так называемой «Луганской республике». Многие сторонники идеи «федерализации» на Луганщине после значительного ухудшения криминогенной ситуации в области сменили свои взгляды и выступают за единую и неделимую унитарную Украину».
Фактически к этому времени в референдуме приняли участие большинство избирателей региона, сказав "да" суверенитету.
