Até o início da votação, às 17h45, na Câmara dos Deputados, o Palácio do Planalto não sabia quantos votos tinha de fato. Todas as estimativas feitas nos últimos dias foram sendo derrubadas ao longo da noite, o que acabou se confirmando no fim da votação. A oposição comemorou com gritos e aplausos cada “sim” ao impeachment dado por parlamentares que estavam indecisos nos dias que antecederam a sessão ou haviam se comprometido com o governo. O Planalto contabilizou várias “traições”, especialmente PDT e PR, que tinham orientação contra impeachment. A estratégia de estimular as abstenções e ausências também fracassou. Foram apenas sete registros de abstenções e dois parlamentares ausentes por orientação médica.
Ao votar, o presidente da Câmara declarou: “Que Deus tenha misericórdia desta nação”. Recebeu de volta vaias e gritos de “fora, Cunha”. O voto decisivo, de número 342 – total necessário para abertura do processo de impeachment da presidente –, foi dado por Bruno Araújo (PSDB-PE).
O primeiro voto, do deputado Washington Reis (PMDB-RJ), foi pelo sim. Por problemas de saúde, ele teve prioridade ma votação. Em seguida, foram chamados os parlamentares de Roraima, conforme o rito anunciado pelo presidente da Câmara, Eduardo Cunha (PMDB-RJ), e validado pelo Supremo Tribunal Federal (STF). Depois vieram RS, SC, AP, PA, PR, MS, AM, RO, GO, DF, AC, TO, MT, SP, MA, CE, RJ, ES, PI, RN, MG, PB, PE, BA, SE, AL. Logo após Ronaldo Lessa (PDT), último parlamentar alagoano, votar, Cunha encerrou a sessão às 23h50.
Os dois ausentes foram a deputada Clarissa Garotinho (PP-RJ), que está grávida e apresentou atestado de 120 dias, e Anibal Gomes (PMDB-CE), operado da coluna.