Im Friedensvertrag waren die Abstimmungszonen ausführlich benannt worden sowohl durch eine genaue Beschreibung als auch mit einer Karte. Außerdem waren die Richtlinien genannt, wer das Stimmrecht ausüben durfte.

Jede Person, die älter als 20 Jahre alt und im Abstimmungsgebiet geboren war oder zuvor dort vor dem 1. Januar 1900 ihren Wohnsitz hatte oder die aus diesem Gebiet von den deutschen Behörden ausgewiesen worden ohne seinen Wohnsitz behalten zu dürfen, konnte das Stimmrecht ausüben.

Die Anwendung des Versailler Vertrages wurde allerdings aufgrund eines Fehlers im Text  so angewandt, dass alle, die im Gebiet geboren waren, unabhängig von ihrem Wohnsitz abstimmen durften. Alle Stimmberechtigten sollten in der Gemeinde abstimmen, in der man wohnhaft war oder aus der man stammte.

Dänische und deutsche Organisationen bemühten sich um die Daten sämtlicher Stimmberechtigter von nah und fern und forderten sie auf, an der Abstimmung teilzunehmen. Dadurch wurde die Abstimmung weit jenseits des eigentlichen Abstimmungsgebietes zum Thema.

In allen größeren Städten wurden Informationsbüros eingerichtet. In Dänemark waren es die nationalen Vereine, in Deutschland zumeist die Heimatvereine, die die Aufgabe übernahmen, die gesamte praktische Unterstützung zu organisieren.

Es musste die Anreise für die auswärtigen Stimmberechtigten organisiert werden; entweder kamen sie mit einem flaggengeschmückten Zug oder mit für diesen Zweck gebuchten Schiffen an. Die Ankommenden wurden herzlich empfangen und bei Verwandten, alten Freunden oder gleichgesinnten Familien untergebracht.

Am 10. Februar 1920 fand  die Abstimmung in der 1. Zone statt. An diesem Tag herrschte schlechtes Wetter mit kräftigem Sturm und Regen. Nachdem die Abstimmungslokale geschlossen und die Stimmen ausgezählt waren, stand die Entscheidung fest.

Von 111.191 Stimmberechtigten, davon 27.853 zugereisten, hatten 101.632 ihre Stimme abgegeben, was einer Beteiligung von 91,4 % entsprach. Für Dänemark stimmten 75.431 (74,9 %), dem standen 25.329 (25,1 %) Stimmen für Deutschland gegenüber.

In den Städten Apenrade, Sonderburg und Tondern gab es deutsche Mehrheiten. Außerdem im Flecken und der Landgemeinde Hoyer sowie in den Gemeinde Uberg und Tingleff. Doch änderte das nichts am Gesamtresultat, und als die ersten Ergebnisse am Abend bekannt gegeben wurden, war der Jubel bei der dänischen Bevölkerung Nordschleswigs groß.

Anders sah es bei der Abstimmung in der 2. Zone am 14. März aus. Hier waren 71.104 Personen stimmberechtigt, von denen 64.524 oder 90,75 % ihr Stimmrecht ausübten.

Auch hier war die Entscheidung eindeutig. Für Deutschland wurden insgesamt 51.724 (80,2 %) und für Dänemark 12.800 (19,8 %) der Stimmen abgegeben. Sollten Zweifel an der nationalen Gesinnung der Stadt Flensburg bestanden haben, so war sie durch die Abstimmung deutlich geworden: 27.081 (75,2 %) deutsche  gegenüber 8.944 (24,8 %) dänischer Stimmen.

Das Ergebnis führte zu tiefer Niedergeschlagenheit innerhalb der dänischgesinnen Bevölkerung. Die deutschgesinnten Bürger versammelten sich hingegen zu einem Freudensumzug durch die Stadt. Zu Mitternacht läuteten die Kirchenglocken, und ein tausenstimmiger Chor sang „Nun danket alle Gott“.