La votación inició a las 08:00 horas locales (05:00 GMT) y cerrará a las 22:00 horas (19:00 GMT), mientras que por el momento no se sabe cuándo se darán a conocer los resultados.
En la región de Donetsk se establecieron mil 527 locales electorales.
En tanto, el gobierno ucraniano, la Unión Europea y Estados Unidos rechazan la consulta popular por considerarla ilegal.
La secesión de estas dos regiones socavaría las elecciones presidenciales en Ucrania previstas para el 25 de mayo y Occicente ha indicado que, en caso de no celebrarse, aumentará las sanciones en vigor contra Rusia e incluiría las políticas sectoriales que afectan a las áreas de finanzas, energía y minería.
En un encuentro en Stralsund, en el norte de Alemania, la canciller Angela Merkel y el presidente francés, François Hollande, calificaron la víspera de ilegal el referendo y llamaron a todas las partes en conflicto a regresar a la mesa de negociación “tan rápido como sea posible”.
Merkel y Hollande calificaron de suma importancia la celebración de unas elecciones presidenciales libres y justas en Ucrania el 25 de mayo, y afirmaron estar comprometidos “a no agravar la situación con Rusia”.
Precisaron que las tropas ucranianas tendrían que evitar acciones ofensivas antes de las elecciones, ya que el uso de la fuerza legítima para proteger la propiedad y a la gente debe ser proporcional.