外界憂心這次投票可能引發內戰，導致這個前蘇聯共和國分裂，支持烏克蘭政府與親俄叛亂分子對決的西方國家強調，頓內茨（Donetsk）與盧甘斯克（Lugansk）兩省舉行的這次公投不合法，結果不會獲得承認。
公投結果關係兩省的700萬居民，烏克蘭總人口為4600萬人。在叛軍控制的十餘個城鎮，選民平靜地排隊等待投票，分離派領袖宣稱投票相當踴躍，兩省都已有超過七成選民投票，但這項說法無法獲得證實。
在頓內茨省，對於「你是否同意頓內茨人民共和國獨立？」的問題，大多數人都投贊成票，在毗鄰的盧甘斯克省，情況也是一樣。
俄羅斯國際傳真社報導，頓內茨地區的分離派領袖表示，今天的自治公投結果公布後，頓內茨將成立自己的國家機關，並將當地的政府軍視為「占領者」。
報導說，頓內茨共和國的領袖普希林（Denis Pushilin）表示：「在公投結果正式宣布後，我們領土上的所有軍事部隊都將被視為不合法，遭宣告是占領者。」
他又說：「會有必要盡快成立國家機關和軍事當局。」
烏克蘭外交部發布聲明說：「導演這場可恥鬧劇的人違反了憲法和烏克蘭法律。」
聲明又說：「5月11日的公投是由克里姆林宮教唆、籌劃和資助，沒有法律意義，對烏克蘭的領土完整也沒有法律上的影響。」
如果公投通過脫離烏克蘭獨立，儘管只有俄羅斯可能承認這個結果，仍將對兩週後登場的烏克蘭總統大選帶來嚴重影響；美國和歐洲聯盟（EU）認為，大選對烏克蘭恢復穩定局勢至關重要。
在烏克蘭部隊和親俄好戰分子激烈戰鬥的馬立波（Mariupol），法新社記者現場目擊，數以百計民眾大排長龍，朝著投票所前進。
曾任職工廠員工的謝瑞賓（Nikolai Cherepin）說：「我希望能獨立，不受任何人束縛。」。他又說：「南斯拉夫解體後，人民現在也過得很好」。
不過，烏克蘭東部也有些人表示反對這項公投。
頓內茨居民柯茲洛夫斯基（Anatoli Kozlovskiy）抱怨：「這是一批來路不明的人推行的非法行動，他們控制了行政機關，手持武器到處橫行。」