La proposta di riforma, aspramente avversata dalle opposizioni parlamentari e da alcuni giuristi, fu approvata con una maggioranza inferiore ai due terzi dei membri di ciascuna camera: di conseguenza, come prescritto dall'articolo 138 della Costituzione, il provvedimento non fu promulgato direttamente, essendo prevista la facoltà di richiedere un referendum per sottoporlo al giudizio degli elettori. La consultazione popolare, richiesta sia su iniziativa parlamentare sia attraverso una raccolta di firme, ebbe luogo il 4 dicembre 2016; non fu necessario il raggiungimento di un "quorum". La consultazione referendaria vide un'elevata affluenza alle urne, pari al 65,47% degli elettori, e una netta affermazione dei voti contrari, pari al 59,12% dei voti validi: pertanto la riforma Renzi-Boschi non entrò in vigore. In conseguenza dell'esito sfavorevole del referendum, Renzi rassegnò le dimissioni da Presidente del Consiglio.