Hoà Bình Chiếm Trung đã tổ chức một cuộc biểu quyết trưng cầu dân ý dựa trên ba đề xuất - tất cả đều có liên quan đến việc cho phép công dân trực tiếp đề cử Trưởng Đặc khu - để trình lên chính phủ Bắc Kinh. Cuộc bỏ phiếu diễn ra từ ngày 20 đến ngày 29 tháng 6 năm 2014.[12] Tổng cộng 792.808 người, tương đương với 1/5 số cử tri hợp lệ đã tham gia vào cuộc trưng cầu dân ý thông qua hình thức bỏ phiếu trực tuyến hoặc tại các điểm bỏ phiếu nhất định.[13] Hai câu hỏi trưng cầu dân ý và kết quả của cuộc bỏ phiếu được nêu ở bảng bên.

Đề xuất của Liên minh Chân Phổ Tuyển đã giành chiến thắng trong cuộc trưng cầu dân ý không chính thức này, nhận được 331.427 phiếu, tương đương 42,1% trong tổng số 787.767 phiếu hợp lệ. Đề xuất của sinh viên thu được 302.567 phiếu (38,4%), cuối cùng là đề xuất của Sức mạnh Nhân dân với 81.588 phiếu (10,4%).[14][15] Cả ba đề xuất đều kêu gọi cho phép công chúng quyền đề cử ứng cử viên cho cuộc bầu cử Trưởng Đặc khu vào năm 2017, một ý kiến liên tục bị Bắc Kinh bác bỏ vì cho rằng không phù hợp với Luật Cơ bản. Tuy nhiên, nội dung đề xuất "ba bên" của Liên minh Chân Phổ Tuyển cho phép công chúng, ủy ban bầu cử, cũng như các đảng phái chính trị đều có thể đề cử ứng cử viên. Theo đó, các ứng cử viên có thể được đề cử bởi 35.000 cử tri hợp lệ hoặc bởi một đảng có thể bảo đảm ít nhất 5% số phiếu trong cuộc bầu cử chung cuộc Hội đồng Lập pháp. Đề xuất này không nói rõ về việc thành lập ủy ban bầu cử, chỉ nói rằng việc thành lập hội đồng này cần "dân chủ hết mức có thể". Hai đề xuất còn lại chỉ cho phép công chúng và một ủy ban bầu cử đưa ra các ứng cử viên.[15]

691.972 cử tri (87,8%) đồng ý rằng Hội đồng Lập pháp nên phủ quyết bất kỳ đề xuất cải cách nào chính phủ đưa ra nếu không đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế, 7,5% không đồng ý với điều này.[15]

Cuộc trưng cầu dân ý không chính thức đã làm chính quyền Bắc Kinh tức giận và thu về một loạt các bài báo lên án chỉ trích, các buổi diễn tập kiểm soát đám đông của cảnh sát và những cuộc tấn công mạng. Cuộc trưng cầu ý kiến ​vừa ​mở ra đã nhanh chóng gặp phải những đợt tấn công mà theo một công ty an ninh mạng có trụ sở tại Mỹ gọi là "sự tấn công dữ dội công phu nhất từng thấy". Những kẻ tấn công tiếp tục sử dụng các chiến lược khác nhau theo thời gian." Matthew Prince, giám đốc điều hành của CloudFlare, công ty giúp bảo vệ chống lại các cuộc tấn công, tường thuật lại với tờ South China Morning Post rằng các cuộc tấn công "khá là khác thường và phức tạp." Công ty không thể xác định nguồn gốc của cuộc tấn công.[12] Các quan chức đại lục và báo chí gọi đây là cuộc bỏ phiếu "bất hợp pháp". Bên cạnh đó, nhiều người đã lên án tổ chức Hoà Bình Chiếm Trung, khẳng định rằng tổ chức này do "các lực lượng chống Trung Quốc" ở nước ngoài thúc đẩy và sẽ gây thiệt hại cho Hồng Kông trong vai trò là thủ đô tài chính.[12] Cựu phó giám đốc Tân Hoa Xã ở Hồng Kông gọi cuộc trưng cầu dân ý này là "vô nghĩa". Thời Báo Hoàn Cầu chế giễu cuộc trưng cầu dân ý là một "trò hề phi pháp", "một trò đùa". Lương Chấn Anh, Trưởng Đặc khu Hồng Kông, cho biết: "Không ai nên đưa người dân Hồng Kông vào cuộc đối đầu với công dân Trung Quốc đại lục." Trong lúc đó, đại lục đã tiến hành kiểm duyệt và dọn dẹp thông tin trên các trang web truyền thông có liên quan đến phong trào Chiếm lĩnh Trung Hoàn.[12]

Trước khi cuộc trưng cầu dân ý diễn ra, Chính phủ Trung Quốc đã ban hành bản sách trắng tuyên bố "quyền tài phán toàn diện" trên lãnh thổ,[16] và "Mức độ tự trị cao của Đặc khu hành chính Hồng Kông không phải là quyền tự trị tuyệt đối, cũng không phải là quyền lực phân lập". "Đó là quyền để điều hành các vấn đề ở địa phương dưới sự uỷ quyền của lãnh đạo trung ương." Michael DeGolyer, giám đốc của dự án chuyển tiếp tại Đại học Baptist Hồng Kông cho biết: "Nhìn chung rõ ràng là đại đa số người dân bỏ phiếu trong cuộc trưng cầu dân ý này đang làm việc đó như một phản ứng đối với bản sách trắng này - đặc biệt bởi vì họ thấy rằng nó đe dọa đến các quy định của pháp luật... Đây không phải là đang đàm phán dựa trên nguyên tắc một quốc gia, hai chế độ, đây là đang phá hủy nó".[12]