Le chef de l'État ne peut procéder à cette révision conformément aux dispositions de l’article 89 de la Constitution, qui rend nécessaire l’accord des deux chambres sur le projet de loi constitutionnelle. Or les deux assemblées sont hostiles à un tel projet, qui modifie radicalement, et à leur détriment, l’équilibre des institutions, en remettant en cause le caractère parlementaire du régime fondé quatre années plus tôt. Aussi le chef de l’État décide, lors du Conseil des ministres du 12 septembre 1962, de recourir au référendum prévu par l’article 11 en vertu duquel "le président de la République [...] peut soumettre au référendum tout projet de loi portant sur l’organisation des pouvoirs publics."

La décision du général de Gaulle provoque de vives protestations dans le monde politique des partis façonnés par les IIIe et IVe Républiques. Elle revient à imposer une lecture présidentialiste des institutions, sans que les assemblées ne puissent se prononcer sur cette modification fondamentale de l’équilibre des pouvoirs.

La plupart des juristes critiquent également cette procédure, au motif qu’elle conduit à réviser la Constitution sans respecter le cadre défini par la Constitution elle-même. Son article 89 dispose en effet que "le projet ou la proposition de révision doit être voté par les deux assemblées en termes identiques. La révision est définitive après avoir été approuvée par référendum." La consultation référendaire sur un projet de loi constitutionnelle ne peut donc intervenir qu’après une délibération parlementaire, et non pas directement sur le texte élaboré par l’exécutif, comme dans le cadre de l’article 11 qui ne porte que sur les projets de loi ordinaires.

Au congrès radical de Vichy de septembre 1962, Gaston Monnerville, président du Sénat, dénonce la violation de la Constitution opérée par le chef de l’État et accuse le Premier ministre, Georges Pompidou, de "forfaiture", au motif que : "Si le chef de l’État a décidé en connaissance de cause, je me permets de l’affirmer, de la violer [la Constitution], le Premier ministre n’avait qu’à ne pas signer, il n’avait qu’à ne pas dire OUI... au référendum".

À l’Assemblée nationale, l’ensemble des partis politiques représentés, à l’exception du mouvement gaulliste, se rejoignent pour dénoncer le dessaisissement du Parlement et la tentative de pouvoir personnel opérée par le chef de l’État. Une motion de censure est adoptée le 5 octobre 1962 par 280 voix, renversant ainsi le Gouvernement Pompidou (la majorité requise était de 241 voix). C’est l’unique cas de motion de censure, jusqu'à nos jours, à avoir été votée sous la Ve République. Le général de Gaulle réplique en prononçant la dissolution de l’Assemblée nationale et en décidant que les élections législatives seront organisées après le référendum, prévu pour le 28 octobre 1962.

Ce référendum, organisé à l’initiative du président de la République Charles de Gaulle, se traduit par une victoire politique du chef de l’État : 62,2% des suffrages exprimés approuvent le projet de loi prévoyant l’élection du président de la République au suffrage universel direct, 37,8% se prononçant contre. Ce résultat doit toutefois être nuancé du fait de l’abstention relativement importante compte tenu de l’enjeu de la consultation : 23% des inscrits n’ont pas pris part au vote, contre 15% au référendum du 28 septembre 1958 approuvant la Constitution.

Les élections législatives des 18 et des 25 novembre 1962 qui suivent ce référendum consacrent la victoire des partisans du chef de l’État : la formation gaulliste rassemble au second tour plus de 40% des suffrages et obtient avec ses alliés la majorité absolue des sièges, du fait du scrutin majoritaire à deux tours en vigueur depuis 1958. Ces élections marquent la défaite des formations politiques opposées à l’élection du président de la République au suffrage universel direct.

Sur le terrain du droit, la validité de la révision constitutionnelle, approuvée par la voie référendaire, n’a pas été remise en cause par le Conseil constitutionnel. Saisie par le président du Sénat, Gaston Monnerville, la juridiction constitutionnelle s’est refusée à vérifier la conformité à la Constitution de la procédure suivie, s’estimant incompétente pour connaître des lois adoptées par le peuple à la suite d’un référendum, qui "constituent l’expression directe de la souveraineté nationale."

L’élection au suffrage universel donne une forte légitimité au président de la République qui est l’élu de la Nation. Elle consacre la prééminence du président de la République.