ร่างรัฐธรรมนูญ พ.ศ. 2550 ได้เปิดให้ประชาชนออกเสียงประชามติเมื่อวันที่ 19 สิงหาคม พ.ศ. 2550 ช่วงเวลา 8.00 น.ถึง 16.00 น. โดยใช้วิธีกากบาทลงบัตรเหมือนการเลือกตั้ง ในกรณีที่ประชาชนผู้มีสิทธิเลือกตั้งโดยเสียงข้างมากของผู้มาออกเสียงประชามติเห็นชอบให้นำร่างรัฐธรรมนูญฉบับใหม่มาใช้บังคับแล้ว ประธานสภานิติบัญญัติแห่งชาติจะนำร่างรัฐธรรมนูญขึ้นทูลเกล้าทูลกระหม่อมถวาย และเมื่อทรงลงพระปรมาภิไธยแล้ว จะประกาศในราชกิจจานุเบกษาและใช้บังคับได้

ในกรณีที่เสียงข้างมากของผู้มาออกเสียงประชามติไม่เห็นชอบให้ใช้ร่างรัฐธรรมนูญฉบับใหม่ สภาร่างรัฐธรรมนูญจะสิ้นสุดลง คณะมนตรีความมั่นคงแห่งชาติจะประชุมร่วมกับคณะรัฐมนตรีเพื่อพิจารณารัฐธรรมนูญแห่งราชอาณาจักรไทย ที่ได้เคยประกาศใช้บังคับมาแล้วฉบับใดฉบับหนึ่งมาปรับปรุงให้แล้วเสร็จภายใน 30 วันนับตั้งแต่วันออกเสียงประชามติ และนำขึ้นทูลเกล้าทูลกระหม่อมถวายเพื่อทรงลงพระปรมาภิไธย ประกาศใช้เป็นรัฐธรรมนูญต่อไป

ผลการออกเสียงตามรายงานผลอย่างเป็นทางการของคณะกรรมการการเลือกตั้งเมื่อวันที่ 20 สิงหาคม พ.ศ. 2550[21]