كما وعد في البيان الانتخابي ، حدد كاميرون موعدًا لإجراء استفتاء حول ما إذا كان ينبغي أن تظل المملكة المتحدة عضوًا في الاتحاد الأوروبي ، وأعلن أنه سيطلق حملة من أجل بقاء بريطانيا ضمن "الاتحاد الأوروبي بعد إصلاحه". تمت إعادة التفاوض على شروط عضوية المملكة المتحدة في الاتحاد الأوروبي. عُرِف الاستفتاء باسم خروج بريطانيا من الاتحاد الأوروبي (وثيقة "بريطاني" و "خروج") وعُقد في 23 يونيو 2016. وكانت النتيجة حوالي 52٪ لصالح مغادرة الاتحاد الأوروبي و 48٪ ضده ، مع إقبال 72٪.
في أعقاب الاستفتاء في 23 يونيو 2016 دخلت العديد من الاطراف الجديدة ذات الصلة بلغة انسحاب المملكة المتحدة من الاتحاد الأوروبي حيز الاستخدام الشعبي.
ي خطاب أمام مجلس العموم في 22 فبراير 2016 أعلن كاميرون تاريخ استفتاء 23 يونيو 2016 وعلق على تسوية إعادة التفاوض. تحدث عن نية إطلاق عملية المادة 50 مباشرة بعد التصويت على الانسحاب و"فترة السنتين للتفاوض على ترتيبات الخروج".