Klubben avslöjade "Story Of My Life" sångaren var bakom designen på måndagen efter att omröstningen hade avslutats.
I kölvattnet av tillkännagivandet har vissa fans kritiserat klubben och ifrågasatt trovärdigheten av omröstningen.
Doncaster Rovers säger att röstningsprocessen "var rättvis och överordnad".
Att skriva på Twitter en fan sa: "Jag undrar om omröstningen var riggad eller att skjortan faktiskt vann??? #drfc."
Designen för den 2016/17 bort kit som lämnats in av Tomlinson och hans farfar var en av fem som gick till offentlig omröstning. Den fick 33,7% av rösterna, medan den andra placerade designen tillfrågade 26,2% av rösterna.
Efter att ha blivit tillkännagiven som vinnaren Tomlinson berättade klubbens hemsida: "Jag designade satsen med min farfar när jag var hemma för några veckor sedan.
"Vi brukade gå på Belle Vue tillsammans så det har alltid varit en familjeaffär med oss och att nu ha en hand i nästa säsong bort skjorta är lysande. Jag längtar efter att se mitt team bära den."
Doncaster Rovers avslöjade den vinnande designen i februari, men sa inte vem som var ansvarig.
Vid den tiden sade man att vinnaren skulle tas till Thailand för att se den första etappen i tillverkningen.
Fans har också höjt sina ögonbryn på klubbarna beslut att ge bort 20 skjortor signerade av Tomlinson till fans som förbeställer remsan.
En frågade om han kunde få en signerad version av den nya hem remsan, även vald från en opinionsundersökning av fandesign.
Andra fans har dock twittrat sitt stöd för Tomlinsons design.
En talesperson för Doncaster Rovers sade: "Processen för att ta emot kit design, blanklistning och den offentliga röstningen för vår kit design tävling följde strikt rättslig vägledning för att säkerställa att klubben följde konkurrenslagstiftningen och att alla processer var rättvisa.
"Vi är medvetna om att resultatet av tävlingen har fått en del negativ feedback, men vi kan försäkra våra fans om att röstningsprocessen för skjortdesign 2016/17 var rättvis och över bord."
Tomlinson, som var en del av ett misslyckat bud på att köpa Doncaster Rovers 2014, signerade för klubben som icke-kontraktsspelare i augusti 2013 och gjorde sin debut för sidans reservlag i februari 2014.
Doncaster Rovers fans har reagerat ilsket på One Direction stjärnan Louis Tomlinson och hans farfar vinna en tävling för att utforma fotbollsklubbens nya bort kit.