Гласуването започна точно в 6 сутринта. На допитването ще се гласува с бяла бюлетина. Отговорът трябва да бъде нанесен със син химикал чрез знака "хикс". За да бъде валиден референдумът трябва да гласуват поне 4 345 450 души. Това е броят на избирателите, които са гласували на последните парламентарни избори.
На 19 декември 2012 г. правителството прие план-сметката за разходите по подготовката на референдума, като изчисли, че той ще струва на държавата 13 805 000 лв. На референдума за ядрената енергетика, ще гласуват българи от 36 държави. На 27 януари се разкриват 45 секции зад граница.
Над 13 500 полицаи ще охраняват секциите и са взети мерки за осигуряване на обществения ред и сигурността на гражданите. Служителите на реда поеха охраната на избирателните секции за националния референдум още в събота.
До момента в историята на България са проведе три референдума. Първото допитване до народа е по време на управлението на Българския земеделски народен съюз. Датата е на 19 ноември 1922 г., а въпросът е бил дали да бъдат съдени министрите от няколко правителства, смятани за виновни за националните катастрофи на България през 1913 и 1918 г. в резултат на участието на страната в Междусъюзническата война и Първата световна война. Близо 927 хил. българи участват в допитването, от тях над 647 хил. гласуват "за" вината на бившите министри. През март 1923 г. те са предадени на държавен съд. След преврата, организиран на 9 юни 1923 г. от Народния сговор и Военния съюз, с който е свалено правителството на Александър Стамболийски, министрите са пуснати на свобода, преди да им бъде предявен обвинителен акт.
На 8 септември 1946 г. се провежда референдумът за формата на държавно управление - монархия или република. Това става, след като през 1944 г. благодарение на окупационната Съветска армия на власт е дошло правителството на Отечественият фронт. По време на комунистическия режим е проведен и третият референдум. През 1968 г. Народното събрание решава да се изработи нова Конституция на страната. Пародията на допитването до народа води до избирателна активност от 99.7%, а конституцията е приета с гласовете на 99.66% от тях.