W głosowaniu wzięło udział 454 posłów. Wniosek o przeprowadzenie referendum poparło 222 posłów, 232 - było przeciw, nikt nie wstrzymał się od głosu. Większość bezwzględna niezbędna do przyjęcia wniosku wynosiła 228. Przeciwnych referendum było 202 posłów klubu PO; jeden poseł Platformy - Leszek Korzeniowski - nie głosował. Przeciw wnioskowi głosowało także 27 z 29 posłów klubu PSL. Za referendum opowiedzieli się dwaj posłowie ludowców: Eugeniusz Kłopotek i Andrzej Dąbrowski. Przeciwko opowiedzieli się także: dwójka posłów niezrzeszonych - Wanda Nowicka i Ryszard Galla oraz jeden poseł koła Inicjatywa Dialogu Artur Bramora. Za wnioskiem opowiedziało się 136 posłów klubu PiS. Jeden poseł - Artur Górski - nie wziął udziału w głosowaniu z powodu choroby. Nie głosował także jeden poseł Twojego Ruchu - Robert Biedroń. Pozostałych 35 posłów TR poparło wniosek o referendum ws. sześciolatków. Także klub SLD niemal w całości głosował za referendum - wniosek poparło 25 posłów. W głosowaniu nie wzięła udziału Małgorzata Sekuła-Szmajdzińska. Referendum poparło 16 posłów klubu Solidarnej Polski; jeden poseł - Patryk Jaki - nie głosował. Za wnioskiem było dwóch posłów koła Inicjatywa Dialogu: Dariusz Dziadzio i Halina Szymiec-Raczyńska. Nie głosował czwarty poseł koła Bartłomiej Bodio. Za wnioskiem było również 6 posłów niezrzeszonych: John Godson, Jarosław Gowin, Jarosław Jagiełło, Ryszard Kalisz, Przemysław Wipler i Jacek Żalek.