วันที่ 19 มี.ค.2569 เมื่อเวลา 12.20 น.ที่รัฐสภา ผู้สื่อข่ารายงานว่า หลังจากสส.อภิปรายครบถ้วนแล้ว จึงเริ่มขั้นตอนโหวตนายกรัฐมนตรี โดยการขานชื่อสส.เรียงคนตามตัวอักษร ใช้เวลาขานคะแนน 1 ชั่วโมง จึงเสร็จสิ้นการลงมติ
ระหว่างรอการประกาศคะแนน นายพริษฐ์ วัชรสินธุ และนายรังสิมันต์ โรม สส.บัญชีรายชื่อ พรรคประชาชน พยายามให้นายโสภณ ซารัมย์ ประธานสภาผู้แทนราษฎร ยืนยันว่า หลังญัตติโหวตนายกฯเสร็จสิ้นแล้ว ขอให้สภาฯพิจารณาญัตติด่วนการหารือปัญหาพลังงานเรื่องน้ำมันแพง แต่นายโสภณไม่ให้คำตอบยืนยัน ระบุว่าเพียงรอให้หมดวาระโหวตนายกฯเท่านั้น
จากนั้นนายโสภณ ได้ประกาศผลคะแนนโหวตนายกฯ ว่า นายอนุทินได้คะแนนเห็นชอบ 293 คะแนน นายณัฐพงษ์ได้ 119 คะแนน และงดออกเสียง 86 เสียง โดยนายโสภณ แจ้งต่อที่ประชุมว่า นายอนุทินได้คะแนนเสียงเห็นชอบเกินกึ่งหนึ่ง ที่ประชุมจึงมีมติแต่งตั้งนายอนุทินได้เป็นนายกรัฐมนตรี ก่อนสั่งปิดประชุมในเวลา 13.23น.
ผู้สื่อข่าวรายงานว่า ในจำนวน 293 เสียงที่สนับสนุนนายอนุทินเป็นนายกฯ มีเสียงงูเห่า 1 เสียง จากพรรคประชาชนคือ นายสุริยา วงศ์อารีย์ สส.อุดรธานี พรรคประชาชน ร่วมโหวตให้นายอนุทินเป็นนายกฯด้วย โดยผลการลงคะแนนส่วนใหญ่เป็นไปในทิศทางเดียวกันคือ พรรคร่วมรัฐบาลเห็นชอบนายอนุทิน เป็นนายกรัฐมนตรี ยกเว้นนายชัชวาล แพทยาไทย สส.ร้อยเอ็ด พรรคไทยสร้างไทย แม้จะเป็นเสียงฝ่ายรัฐบาล แต่โหวตงดออกเสียง
ขณะที่พรรคฝ่ายค้านมีเพียงพรรคประชาชน และพล.ต.อ.เสรีพิศุทธ์ เตมียเวส สส.บัญชีรายชื่อ พรรคเสรีรวมไทย เท่านั้นที่โหวตสนับสนุนนายณัฐพงษ์ เป็นนายกฯ
ขณะที่พรรคฝ่ายค้านอื่นอย่าง พรรคประชาธิปัตย์ พรรคกล้าธรรม พรรคไทยภักดี โหวตงดออกเสียง รวมถึงนายโสภณ ซารัมย์ ประธานสภาผู้แทนราษฎร น.ส.มัลลิกา จิระพันธุ์วาณิช นายเลิศศักดิ์ พัฒนชัยกุล รองประธานสภาฯคนที่ 1 และ2 ต่างลงมติงดออกเสียง ซึ่งถือเป็นหลักปฏิบัติเพื่อความเป็นกลาง
ขณะที่พรรคไทรวมพลัง จำนวน 6 เสียง แม้จะไม่ถูกเชิญเป็นพรรคร่วมรัฐบาล แต่สส.ทั้ง 6 คน ต่างโหวตให้นายอนุทินเป็นนายกฯ