Nga là nước duy nhất đã phủ quyết nghị quyết của Hội đồng Bảo an lên án cuộc trưng cầu ý dân tại Crimea. Dự thảo nghị quyết trên tuyên bố không công nhận sự hợp lệ của cuộc trưng cầu ý dân ở Crimea và kêu gọi các nước, các tổ chức quốc tế không công nhận cuộc bỏ phiếu này. Trong tổng số 15 nước thành viên Hội đồng Bảo an, có 13 phiếu thuận, 1 phiếu trắng của Trung Quốc và 1 phiếu chống của Nga[88]. 13 thành viên Hội đồng Bảo an Liên Hợp Quốc thông qua giải pháp kêu gọi tất cả các quốc gia tôn trọng toàn vẹn lãnh thổ của Ukraine đồng thời lên án cuộc bỏ phiếu là bất hợp pháp. Phương Tây đã đoán trước Nga sẽ phủ quyết đối với bản dự thảo nhưng hy vọng Trung Quốc sẽ cô lập Nga bằng cách bỏ phiếu trắng và thực tế diễn ra đúng như vậy vì Bắc Kinh coi vấn đề toàn vẹn lãnh thổ là rất nhạy cảm. Vitaly Churkin, Đại sứ Nga tại Liên Hợp Quốc cho rằng nghị quyết này là không có cơ sở trong khi Samantha Power, Đại sứ Mỹ nói "đó là thời khắc buồn và đáng nhớ". Bà Samantha cũng gọi Nga là quốc gia "cô lập, cô đơn và sai trái".[89] Trước đó ngày 15/03 khoảng 50.000 người Nga đổ xuống đường ở Moscow, hô khẩu hiệu "tránh ra khỏi Ukraine" nhằm phản đối hành động của Nga ở Ukraine.

Theo mẫu phiếu bầu thì các cử tri ở Crimea chỉ có quyền được đánh dấu vào một trong 2 ô lựa chọn:"Bạn có ủng hộ Crimea gia nhập Liên bang Nga như là một thực thể?" và "Bạn có ủng hộ việc khôi phục lại Hiến pháp Crimea năm 1992 và quy chế Crimea như là một phần của Ukraine?" (theo Hiến pháp năm 1992 Crimea là một quốc gia độc lập). Do đó các cử tri người Ukraine ở Crimea chỉ có 2 lựa chọn: gia nhập Nga ngay lập tức hay tuyên bố độc lập và sau đó cũng phải sáp nhập vào Nga. Nếu chọn "Không" thì lá phiếu bị coi là không hợp lệ.