Protest przeciwko ważności referendum może być wniesiony ze względu na zarzut dopuszczenia się przestępstwa przeciwko referendum lub naruszenia przepisów ustawy dotyczących głosowania, ustalenia wyników głosowania lub wyniku referendum (art. 33 ust. 1 ustawy o referendum ogólnokrajowym).
Jeżeli podstawę protestu stanowi zarzut popełnienia przestępstwa przeciwko referendum lub naruszenia przez Państwową Komisję Wyborczą przepisów ustawy dotyczących ustalenia wyników głosowania lub wyniku referendum, może go wnieść każda osoba uprawniona do udziału w referendum (art. 33 ust. 2 ustawy o referendum ogólnokrajowym ).
Protest przeciwko ważności referendum z powodu naruszenia przepisów ustawy dotyczących głosowania, ustalenia wyników głosowania w obwodzie lub przez komisarza wyborczego może wnieść osoba, której nazwisko w dniu głosowania było umieszczone w spisie osób uprawnionych do udziału w referendum odpowiednio w tym obwodzie głosowania lub na obszarze objętym właściwością komisarza wyborczego. (art. 33 ust. 3 ustawy o referendum ogólnokrajowym).
Protest wnosi się do Sądu Najwyższego na piśmie w terminie 7 dni od dnia ogłoszenia wyniku referendum przez Państwową Komisję Wyborczą w Dzienniku Ustaw Rzeczypospolitej Polskiej (art. 34 ust.1 ustawy o referendum ogólnokrajowym). Nadanie w tym terminie protestu w polskiej placówce pocztowej operatora wyznaczonego w rozumieniu ustawy z dnia 23 listopada 2012 r. – Prawo pocztowe jest równoznaczne z wniesieniem go do Sądu. Nie jest natomiast skuteczne wniesienie go w innej formie, czyli na przykład w postaci elektronicznej (art. 321 § 1 ustawy Kodeks wyborczy).
Wnoszący protest powinien sformułować w nim zarzuty oraz przedstawić lub wskazać konkretne dowody, na których opiera swoje zarzuty (art. 321 § 3 ustawy Kodeks wyborczy).
Sąd Najwyższy rozpatruje protesty w składzie 3 sędziów, w postępowaniu nieprocesowym, i wydaje opinię w formie postanowienia w sprawie protestu (art. 323 § 1 ustawy Kodeks wyborczy).
Sąd Najwyższy w składzie całej Izby Pracy, Ubezpieczeń Społecznych i Spraw Publicznych rozstrzyga o ważności referendum, podejmując w tej sprawie uchwałę nie później niż w 60 dniu od dnia ogłoszenia wyniku referendum. Uchwałę o ważności referendum przedstawia się niezwłocznie Prezydentowi Rzeczypospolitej, Marszałkowi Sejmu, Marszałkowi Senatu i Prezesowi Rady Ministrów, ogłasza się w Dzienniku Ustaw Rzeczypospolitej Polskiej oraz przesyła Państwowej Komisji Wyborczej (art. 35 ustawy o referendum ogólnokrajowym).
W razie podjęcia przez Sąd Najwyższy uchwały o unieważnieniu głosowania w obwodzie lub w obwodach, jeżeli unieważnienie głosowania nie wpływa na wynik referendum, Państwowa Komisja Wyborcza, w drodze uchwały, koryguje wyniki głosowania. Skorygowany wynik Państwowa Komisja Wyborcza podaje niezwłocznie do wiadomości publicznej oraz ogłasza, w formie obwieszczenia, w Dzienniku Ustaw Rzeczypospolitej Polskiej (art. 36 ust. 1 ustawy o referendum ogólnokrajowym).
Jeżeli unieważnienie głosowania w obwodzie lub w obwodach wpływa na wynik referendum, Sąd Najwyższy w uchwale postanawia o przeprowadzeniu ponownego głosowania w tym obwodzie lub w obwodach albo wskazuje czynność, od której należy ponowić postępowanie (art. 36 ust.2 ustawy o referendum ogólnokrajowym).