Krymské referendum se uskutečnilo 16. března. Podle zveřejněných oficiálních výsledků se při volební účasti 83,1 % oprávněných voličů vyslovilo 96,8 % pro připojení Krymu k Rusku. Podle oficiální zprávy Rady pro lidská práva ruského prezidenta Vladimira Putina však pro připojení hlasovalo jen 50 až 60 % voličů při volební účasti účasti 30 až 50 %. Bývalý ekonomický poradce ruské vlády Andrej Illarionov, nynější pracovník Catonova institutu ve Washingtonu, tvrdil, že připojení Krymu k Rusku si přálo jen asi 34 % voličů. GfK, německá společnost provádějící průzkumy veřejného mínění a čtvrtá největší organizace pro výzkum trhu na světě, provedla průzkum v krymském regionu. Podle tohoto průzkumu, provedeného krátce po okupaci Krymu ruskou armádou, 82 % lidí na Krymu „plně podporuje“ odtržení Krymu od Ukrajiny a připojení do Ruské federace, 11 % „převážně souhlasí“, zatímco jen 7 % s odtržením „nesouhlasí“. Podle průzkumu amerických univerzit z Colorada a Virginie v roce 2016 si 84 % lidí na Krymu myslelo, že připojení k Rusku bylo „naprosto správné rozhodnutí“.