與此同時，歐盟十一日擴大對俄羅斯制裁，將兩家克里米亞公司與十三人列入禁發簽證和凍結資產名單，但在烏國五月二十五日舉行總統大選前，歐盟預料不會採取更嚴厲的措施。自俄羅斯三月兼併克里米亞以來，歐盟已將四十八名俄國要人和烏克蘭人列入禁發簽證和凍結資產名單。
頓內茨分離派聲稱，有八十九％選民在這場公投中投票贊成出走獨立，反對選票則僅十％，投票率近七成五。盧甘斯克方面則顯示，有九十六．二％投票選民贊成獨立，三．二％反對，投票率八成一，將要求聯合國承認其獨立。頓內茨自封領袖普希林（Denis Pushilin）表示，已要求莫斯科當局考慮將頓內茨併入俄國，「頓內茨人民一向是俄羅斯世界的一部分。」
俄羅斯新聞社（RIA news agency）也引述盧甘斯克親俄分離主義派的話報導，盧甘斯克可能舉行入俄公投，而且不會參與二十五日的總統大選。
ＣＮＮ目擊多人重複投票
由於這場公投沒有完整的選民登記冊、沒有國際監察員、計票也未開放國際媒體採訪，親俄派提供的前述數據無法獲得證實，但據美聯社記者現場觀察，民眾投票確實相當踴躍，還有投票所大排長龍。不過，美國有線電視新聞網（ＣＮＮ）工作人員看到數名民眾在同一個投票所重複投票。投票期間也有影片顯示三名男子因為車內放著「贊成」票匭，在斯拉維揚斯克（Slovyansk） 附近被捕。
十一日的投票大致平和，除了在距離頓內茨市約三十公里的克拉斯諾梅斯克市（Krasnoarmeisk）有數十名烏克蘭國家衛隊成員試圖關閉設於市政廳的投票所，驅離等候投票的民眾時，造成一名男子遭槍擊斃命，另有一人遭到槍傷外，未傳出重大事端。
投票結果出爐後，俄羅斯表示尊重，並呼籲基輔當局與分離派透過對話執行公投結果。克里姆林宮發表聲明說：「莫斯科尊重盧甘斯克和頓內茨地區人民的意願，希望避免再出現暴力。」俄國外交部長拉夫羅夫也說，目前沒有就烏克蘭危機召開新一輪國際會談的計畫。
烏克蘭臨時總統圖奇諾夫則痛批，兩場公投是「沒有法律基礎的宣傳鬧劇」，目的是要掩蓋重大犯罪行為。他告訴烏克蘭國會，「這場恐怖主義分離人士稱為公投的鬧劇，無非是宣傳伎倆」，十一日公投的唯一法律效果，就是將那些推動公投的人繩之以法。