תוכנית החלוקה דיברה על חלוקתה של ארץ ישראל המנדטורית ששטחה 27,009 קמ"ר למדינה יהודית שהיוותה בקירוב 62% משטחה של הארץ ותכלול את רצועת החוף, הגליל המזרחי והעמקים הצפוניים, את הערבה, דרום הנגב וחוף מפרץ אילת, ולמדינה ערבית שהיוותה בקירוב 38% משטח הארץ ותכלול את הגליל המרכזי והמערבי, "רצועת עזה מוגדלת" במישור החוף הדרומי מרפיח כולל את עזה ומג'דל עד איסדוד המתחברת לרצועה נוספת בנגב המערבי לאורך הגבול עם מצרים (היום אזור ניצנה), את חלקו המזרחי של הנגב, כולל באר שבע, ואת גב ההר ובקעת הירדן. העיר יפו הייתה אמורה להיות חלק מהמדינה הערבית כמובלעת בתוך שטח המדינה היהודית.
אזור הכולל את ירושלים ואת בית לחם ששטחו 187 קמ"ר בקירוב (פחות מ-1% משטח המנדט אך עם אוכלוסייה נרחבת) היה אמור להיות שטח נייטרלי ומפורז בחסות האו"ם. עם זאת, למושל ניתנה הסמכות להפעיל גם כוחות שיטור על מנת לשמור על הסדר הציבורי.
בשטחה של המדינה היהודית עם 598,000 יהודים נותרה אוכלוסייה ערבית בערים המעורבות צפת, טבריה וחיפה, בעיירה בית שאן, ובמספר ניכר של כפרים ערביים. בסך הכול אוכלוסייה של 497,000 ערבים במדינה היהודית (המספר כולל אוכלוסייה של כ-70,000 נפש במובלעת יפו וכ-90,000 בדואים בנגב) מנגד, נותרו 10,000 יהודים במדינה הערבית (725,000 ערבים) על-פי הגבולות שהותוו בתוכנית, בפרט בנהריה ובגוש עציון, אולם הרוב המכריע של היישובים היהודיים שהיו קיימים אז, היו אמורים להיכלל בשטח המדינה היהודית. עקב ההימצאות של תושבים ערבים בשטח המדינה היהודית ולהפך, הציעה הוועדה שתושבים אלה יוכלו, לפי בחירתם, להיות אזרחים של מדינת הלאום שלהם, ולא של המדינה בה הם גרים או לחלופין "ליהנות מזכויות אזרחיות ופוליטיות מלאות" במקום מושבם. הוועדה הביאה בחשבון כי המדינה היהודית תצטרך לקלוט בשטחה כמיליון פליטים יהודים מאירופה זמן קצר לאחר הקמתה.
השטח שהוקצה למדינות החדשות היה מקוטע. תוכננו שני "צמתים" שיחברו בין רצועות השטח של המדינות, אחד בצפון הארץ ואחד בדרומה. הרציפות הטריטוריאלית של המדינה הערבית המיועדת הייתה טובה יותר מזו של המדינה היהודית, והיא אף נהנתה מגישה ישירה לשטח ירושלים. לעומת זאת שטחה של המדינה היהודית היה גדול יותר אך כלל שטח של כ-9,600 קמ"ר (כ-35%) של הנגב הדרומי, אזור שהוא כמעט לא מיושב, צחיח ויורדים בו משקעים מעטים. המדינה היהודית נהנתה מגישה נוחה לנמלי הים (בעיקר לנמל חיפה). יפו הייתה אמורה לשמש עיר נמל של המדינה הערבית, כמובלעת בתוך המדינה היהודית. נהריה הייתה אמורה להיות בתחום המדינה הערבית, ותושביה התכוננו לארגן שלטון אוטונומי בתוך תחומי העיירה.
החלטת עצרת האו"ם.
המלצת הוועדה לחלוקתה של ארץ ישראל המנדטורית, אושרה בהחלטה מספר 181 שנתקבלה על ידי העצרת הכללית של האו"ם ב-29 בנובמבר 1947 (תאריך שמצוין בישראל כ"כ"ט בנובמבר"). הבריטים נדרשו להתפנות מארץ ישראל עד ל-1 באוגוסט 1948, אולם הם החליטו להקדים, לסיים את המנדט בשעת חצות בלילה שבין 14 ל-15 במאי, ולהתפנות ממרבית שטח הארץ עד לשעה זו (בפועל הוחזקה מובלעת צבאית באזור חיפה עד סוף יוני 1948). בהחלטה 181 נקבעו גם סדרי הממשל הזמני עד כינונן של המדינות החדשות, וכן נקבע שהמדינות החדשות יכריזו על עצמאותן בחודש אוקטובר 1948. ההחלטה קבעה כי ירושלים, בית לחם וסביבותיהן יוכרזו כשטח נייטרלי בפיקוח האו"ם, עם ממשל שיורכב ממועצה שחבריה ירושלמים ומושל זר שימונה מטעם האו"ם. שטחים אלו הוכרזו כנייטרלים בשל אתרי הקודש הנמצאים בהם, ולפי ההצהרה יובטח חופש כניסה, גם לאזרחים של המדינה האחרת, ללא אפליה. בנוסף, הובטחה השמירה על המקומות הקדושים ולא תורשה שום פעולה שתפגע בהם. לתושבים תובטח שמירה על זכויות אנושיות וחירויות יסודיות - חופש המצפון הדת והפולחן, השפה, החינוך, הדיבור, העיתונות, האספה וההתאגדות. עוד קבעה ההחלטה כי יישמר איחוד כלכלי בין המדינות באמצעות מטבע משותף ואזור מכס אחד שיכלול את שתי המדינות. ההתחייבות וכל הסכם הנובע ממנה תישאר בתקפה למשך עשר שנים; ותקפה יימשך אלא אם יודיע אחד הצדדים על סיומה מקץ שנתיים לאחר מסירת ההודעה. במשך תקופת העשור הראשונה לא תתוקן ההתחייבות או כל הסכם הנובע ממנה אלא על ידי הסכמת שני הצדדים ובאישורה של האספה הכללית של האו"ם.
ההחלטה פונה לתושבי א"י לעשות צעדים, כפי שימצאו לנכונים מצדם, להגשמת התוכנית.
בנוסף, מבקשת את כל הממשלות ואת כל העמים להימנע מכל פעולה העלולה לפגוע או לעכב בעד הוצאתן לפועל של ההמלצות הללו.
תוצאות ההצבעה על תוכנית החלוקה:
האו"ם כלל אז 57 מדינות בלבד, כיוון שרוב מדינות אפריקה ודרום מזרח אסיה היו נתונות לשלטון אירופי, וקיבלו עצמאות רק מאוחר יותר. יפן וגרמניה היו עדיין נתונות לשלטון צבאי של בעלות הברית אחרי מלחמת העולם השנייה. גם יתר המדינות שנמנו על מדינות הציר במלחמת העולם השנייה לא היו אז חברות באו"ם: איטליה, בולגריה, פינלנד ורומניה, וכן אוסטריה שסופחה לגרמניה הנאצית וספרד ופורטוגל ששמרו על נייטרליות אף שהמשטר בהן היה לאומני אוטוריטארי, אשר נחשב קרוב למשטרים הפשיסטיים. אוקראינה ובלארוס היו שייכות לברית המועצות, אולם הייתה להן זכות הצבעה באו"ם.
התגובות לתוכנית החלוקה.
בריטניה, שנמנעה בהצבעה, הודיעה בתגובה להחלטה שהיא תפנה את כוחותיה עד 14 במאי 1948, ובמקביל הודיעה שלא תכפה את תוכנית החלוקה על הצדדים.
תגובת היהודים.
רוב היהודים תמכו בתוכנית, ובמיוחד הסוכנות היהודית אשר תפקדה כממשלה בפועל של היישוב. עם אישור התוכנית, יצאו יהודים בריקודים ומפגני שמחה בחוצות הערים והיישובים היהודיים בארץ ישראל (למעט נהריה שתושביה התאכזבו מאי-הכללתם במדינה היהודית). עד היום מציינים במדינת ישראל את כ"ט בנובמבר, יום קבלת ההחלטה באו"ם, כיום שמחה, וכאחד התאריכים החשובים בתולדות העם היהודי.
חלק מן הציבור היהודי, כמו הארגון הצבאי הלאומי שבראשות מנחם בגין דחה את תוכנית החלוקה. אך דעה זו הייתה במיעוט. בתגובת הלח"י נאמר כי הארגון .
בתנועת אגודת ישראל התנגדו באופן גורף לתוכנית. עיקר ההתנגדות הייתה על הפרדת ירושלים מן המדינה היהודית, אך גם עצם רעיון המדינה היהודית לא זכה לתמימות דעים בקרב חבריה. אחד ממנהיגי אגודת ישראל שנספו בשואה, הרב מנחם זמבה, אף התבטא שארץ ישראל שחסר בה שעל אחד היא כמו ספר תורה שחסר בו אות אחת, שהוא פסול, וברוח זו אף הייתה החלטת מועצת גדולי התורה של התנועה.
תגובת הערבים.
ההנהגה הערבית בארץ דחתה את התוכנית מכול וכול. ג'מאל אל-חוסייני ראש המשלחת הערבית בא"י לאו"ם הכריז . אחר הצהרת גרומיקו בעצרת האו"ם, תמך הפלג הערבי של התנועה הקומוניסטית בארץ (שהיה, כמו הפלג היהודי, עושה דברה של ברית המועצות) בתוכנית החלוקה. בין התומכים המובהקים ממפלגה זו היה אמיל חביבי. המנהיגות הערבית טענה כי תוכנית החלוקה הפרה את זכויותיהם של מרבית התושבים בארץ ישראל - באותה העת 67% מכלל אוכלוסיית ארץ ישראל הייתה לא יהודית (1,237,000 אנשים) בעוד ש-33% היו יהודים (608,000 אנשים). המנהיגים הערבים טענו גם שאם התוכנית תיושם, מספר רב של ערבים יהיו לכודים בשטחי המדינה היהודית. גם באותה העת התנגדו המנהיגים הערבים באופן עקרוני לזכותם של היהודים למדינה עצמאית בארץ ישראל ושיקפו בכך את מדיניותה של הליגה הערבית.
למחרת ההצבעה, ב-30 בנובמבר, הותקף אוטובוס 2094 של "אגד" ליד הכפר פג'ה בידי ערבים, וחמישה יהודים מנוסעיו נרצחו. אירוע זה נחשב בישראל לתחילת מלחמת העצמאות.
יישום התוכנית.
האו"ם הקים לצורך הוצאתה לפועל של תוכנית החלוקה ועדה מיוחדת - "ועדת ארץ ישראל" ( באנגלית: United Nations Palestine Comission, UNPC). יו"ר הוועדה היה קרל ליסיצקי מצ'כוסלובקיה ומזכיר הוועדה היה איש האו"ם האמריקאי ראלף באנץ'. הוועדה אמורה הייתה להגיע לארץ ישראל אולם הבריטים מנעו את הגעתה והיא פעלה מניו יורק. ההיסטוריון אלעד בן-דרור חשף שורה של רעיונות מקוריים אותם ניסתה הוועדה לקדם כדי לממש לפחות באופן חלקי את יישום תוכנית החלוקה. בן דרור חשף גם עבודת מטה של אנשי מזכירות האו"ם שמשלב מוקדם מאוד (עוד לפני 29 בנובמבר) העריכה כי מדינה ערבית לא תקום וכי על ועדת ארץ ישראל להתאמץ להבטיח את הקמת המדינה היהודית ושרידותה אל מול האלימות הערבית הצפויה. "ועדת ארץ ישראל" פורקה משפלשו מדינות ערב לתחומי ארץ ישראל והמדינה היהודית, האו"ם נוכח בכשלונו לפתור את בעיית ארץ ישראל, והשיק את יוזמת התיווך בין הצדדים בהובלתו של פולקה ברנדוט. החלטת החלוקה לא הופיעה בכתב הסמכות של ברנדוט אם כי לא בוטלה רשמית.
תוכנית החלוקה לא יושמה במלואה, אם כי בעקבותיה הסתיימה השליטה הבריטית על ארץ ישראל והוקמה מדינת ישראל, שזכתה להכרה בין-לאומית נרחבת. הסיבות לאי-יישומה המלא מורכבות, אך גורמים מרכזיים היו דחייתה על ידי ערביי ארץ ישראל ומדינות ערב (הליגה הערבית) שפתחו במלחמה כדי לסכל את יישומה, היעדר רצון מצד בריטניה או מעצמה אחרת לפעול (בכוח) ליישומה ונחרצות היישוב היהודי ומדינת ישראל בקרבות מלחמת העצמאות (החל מתוכנית ד') שלא להצמד לקווים שהתוותה התוכנית ולא לוותר על הישגיה הטריטוריאליים בשדה המערכה בשלביה המתקדמים ובהסכמי שביתת הנשק בתום מלחמת העצמאות. מדינות ערב ובמיוחד ממלכת עבר הירדן לא היו מעוניינות בהקמת מדינה פלסטינית עצמאית.
כחלק מיישום תוכנית החלוקה הייתה גם תוכנית האו"ם להקים מיליציה יהודית חמושה שגם היא לא מומשה בשטח.