最早投票的是位在新罕布夏州東北一隅的小鎮迪克斯維爾山口（Dixville Notch），該鎮自一九六○年起都在投票日當天凌晨零時投、開票，結果在總統選票方面，歐巴馬、羅姆尼各得五票，這也是當地首次出現總統候選人平手的情形。
除了這個小鎮，美國東部各州的投票所於六日早晨六時（台灣時間十九時）開放投票。而全美其他時區隨後也逐一展開投票。許多民眾在天還沒全亮，就頂著寒風前去投票所外排隊。羅姆尼在妻子安的陪同下，於麻州貝蒙特投下票。歐巴馬則已提前投票。
本屆總統選舉無論誰勝出，都將創造歷史。歐巴馬若勝選，將是二次世界大戰結束後首位在失業率超過七．四％情形下贏得連任的總統；羅姆尼若贏得選舉，則將成為第一位信仰摩門教的美國總統。
儘管各方多認為歐、羅雙方旗鼓相當，《華盛頓郵報》和美國廣播公司（ＡＢＣ）投票前夕的追蹤民調卻顯示，歐、羅在全美的支持率分別為五○％和四七％，這是歐巴馬自七月以來最好的表現。根據其他最新民調，歐巴馬在俄亥俄、維吉尼亞、新罕布夏及其他幾個搖擺州，也取得微幅領先。
許多分析家對歐、羅兩人可能獲得的選舉人團票做出預測。《華盛頓郵報》專欄作家克萊恩（Ezra Klein）指出，儘管民調會有誤差，但「綜合各家民調」，若無意外，歐巴馬可望拿下二百九十張選舉人團票，超越半數門檻二百七十張贏得連任。
另有分析認為，俄亥俄州值得注意。該州逾一百廿萬選民提前投票，歐巴馬可望贏得其中多數，六日當天投票者則傾向支持羅姆尼。但「臨時選票」（provisional ballots），即投票者身分待確認的選票，在前述投票出現僵局時將成為問題。臨時選票計票結果選後十天才出爐，可能拖延總統大選結果。不過，臨時選票多為低收入者和遊民，對歐巴馬有利。
本次大選還將改選卅三名聯邦參議員、全部四百卅五名聯邦眾議員和十一個州的州長。一般預料，參議院將維持民主黨占多數，眾議院則仍由共和黨控制。此外，一些州還就同性戀婚姻、大麻、墮胎等超過一百七十個議題進行公投。