Az Egyesült Királyság EU-tagságáról szóló népszavazást előkészítő kampány során May Cameronhoz hasonlóan az ország EU-ban maradását támogatta. Amikor a szavazók a távozás mellett döntöttek, Cameron bejelentette lemondását a miniszterelnöki és a pártelnöki tisztségről, May pedig versenybe szállt mindkét pozícióért. Programismertetőjében kifejtette: tiszteletben kell tartani a szavazók akaratát, és ki kell vezetni az országot az EU-ból. Elutasította azt a gondolatot, hogy az ország kiskapukat keresve "de facto" EU-tag maradjon a kilépés után is, mint ahogy a népszavazás megismétlését is ellenezte. Kifejezte azt a reményét, hogy egyesíteni tudja a konzervatívok maradáspárti és távozáspárti frakcióját. May nem látta szükségesnek előrehozott választások kiírását vagy a költségvetés módosítását. Ugyanakkor kijelentette, ha pártja őt választja miniszterelnöknek, 2016 vége előtt nem fogja kezdeményezni a lisszaboni szerződés 50. cikkelyében leírt kilépési eljárás megkezdését, hogy időt adjon a brit vezetésnek az összehangolt tárgyalási álláspont kialakítására.