19대 대선 투표는 9일 오전 6시부터 오후 8시까지 14시간 동안 전국 1만3964개 투표소에서 진행된다. 이번 대선은 보궐선거로 치러져 임기 만료 선거에 비해 투표 시간이 2시간 연장됐다.
어디서나 투표할 수 있었던 사전투표와 달리 반드시 자신에게 지정된 투표소에서 투표해야 한다. 지정 투표소 위치는 가정 발송 투표 안내문이나 선관위 홈페이지(nec.go.kr), 네이버·다음 등 인터넷 포털의 '투표소 찾기' 메뉴 등을 통해 확인 가능하다. 1998년 5월 10일생을 포함해 이전 출생자가 참여한다. 투표하러 갈 때는 주민등록증·운전면허증·여권 등 관공서에서 발행하는 사진을 부착한 신분증을 반드시 가져가야 한다. 도장은 없어도 된다.
투표장에 들어가면 사무원 안내에 따라 신분증을 제시하고, 선거인 명부에 서명하거나 지문 인식기에 지문을 인식한 뒤 투표용지를 받아 기표소 안에 들어간다. 투표용지에는 출마자 15명의 이름이 있고, 그중 사퇴한 2명은 옆에 '사퇴'라고 표시돼 있다. 기표 용구에 별도로 잉크나 인주를 묻힐 필요 없이 후보자 이름 옆의 공란에 눌러서 찍으면 된다.
자신이 선택한 후보의 기표란에서 조금 벗어나도 괜찮지만, 다른 후보자의 기표란을 침범하면 무효가 된다. 기표 용구가 아닌 도장이나 지장, 만년필 등으로 찍어도 무효다. 기표소 내에서는 휴대폰 카메라 등을 사용한 촬영이 금지돼 있다.
이번 대선에서는 선거 당일 유권자들이 '엄지 척'이나 '브이(V) 자' 등 손가락으로 지지 후보 기호를 표시한 '투표 인증샷'을 찍고 인터넷에 게시하거나 소셜 미디어 또는 문자메시지 첨부로 전송할 수 있다. 또 온라인상으로는 특정 후보를 지지하는 문구를 보내거나 이와 함께 투표를 권유할 수 있게 선거운동이 허용됐다. 그러나 오프라인상에서는 특정 후보에 대한 지지·반대 표명과 함께할 경우 투표 권유가 금지되는 등 제약이 더 많다.
투표가 끝나는 오후 8시부터 당일 투표함과 사전투표함 등이 251개 개표소로 옮겨져 개표 관리 인력 7만5000여 명과 투표지 분류기 1523대 등이 투입돼 개표가 시작된다. 방송사들은 오후 8시 투표 종료와 함께 출구 조사 결과를 보도한다. TV조선과 조선닷컴 홈페이지(www.chosun.com), 중앙선관위 홈페이지에서도 개표 집계 상황 등을 실시간으로 볼 수 있다. 개표율이 70~80%에 달해 당선 윤곽이 드러나는 시점은 10일 오전 2~3시, 최종 개표 종료는 오전 6~7시쯤으로 선관위는 예상했다. 중앙선관위는 10일 오전 8시에서 10시 사이에 당선인 결정을 의결하며 대통령의 권한은 이때부터 시작된다.