На данный референдум выносились пять вопросов:
1. Считаете ли вы необходимым сохранение СССР как обновленной федерации равноправных суверенных республик, в которой будут в полной мере обеспечиваться права и свободы человека любой национальности? (Да/Нет).
2. Считаете ли вы необходимым сохранение СССР как единого государства? (Да/Нет).
3. Считаете ли вы необходимым сохранение в СССР социалистического строя? (Да/Нет).
4. Считаете ли вы необходимым сохранение в обновленном Союзе Советской власти? (Да/Нет).
5. Считаете ли вы необходимым гарантирование в обновленном Союзе прав и свобод человека любой национальности? (Да/Нет).
Каких-либо юридических либо законодательных последствий в случае принятия того или же иного решения оговорено не было.
В тот же день, по инициативе и настойчивому требованию Президента СССР М. С. Горбачева, Съездом было принято два постановления «О проведении референдумов по вопросам о частной собственности на землю» и «О сохранении обновленного Союза как федерации равноправных суверенных Советских Социалистических Республик». За принятие первого постановления голосовали 1553 депутата, против — 84, воздержались — 70. За принятие второго постановления голосовали 1677 депутатов, против — 32, воздержались — 66.
Однако по поводу первого постановления Юрий Хамзатович Калмыков, председатель комитета Верховного Совета СССР по вопросам законодательства, законности и правопорядка, позднее объяснил на его сессии, что президент просил воздержаться от проведения референдума по вопросу о частной собственности.
Второму постановлению был дан ход. Оно гласило, что «в связи с многочисленными обращениями трудящихся, высказывающих беспокойство о судьбе Союза ССР, и учитывая, что сохранение единого Союзного государства является важнейшим вопросом государственной жизни, затрагивает интересы каждого человека, всего населения Советского Союза», Съезд народных депутатов СССР принял Постановление от 24 декабря 1990 года № 1856-1:
«1. Провести референдум СССР для решения вопроса о сохранении обновленного Союза как федерации равноправных суверенных Советских Социалистических Республик с учетом результатов голосования по каждой республике в отдельности.
2. Поручить Верховному Совету СССР определить дату проведения референдума и меры по его обеспечению.
27 декабря 1990 года Съезд народных депутатов СССР постановил ввести в действие принятый им в тот день Закон СССР «О всенародном голосовании (референдуме СССР)».
Согласно статье 5 закона СССР «О всенародном голосовании (референдуме СССР)» право назначения референдума СССР принадлежало Съезду народных депутатов СССР, а по вопросам, не относящимся к исключительному ведению Съезда народных депутатов СССР, в период между съездами — Верховному Совету СССР
«Исходя из того, что никто, кроме самого народа, не может взять на себя историческую ответственность за судьбу Союза ССР, во исполнение решения IV Съезда народных депутатов СССР и в соответствии с законодательством о референдуме СССР» 16 января 1991 года Верховный Совет СССР принял Постановление № 1910-1:
«1. Провести на всей территории СССР в воскресенье, 17 марта 1991 года, референдум СССР по вопросу о сохранении Союза ССР как федерации равноправных республик.
2. Включить в бюллетень для тайного голосования следующую формулировку вопроса, выносимого на референдум, и варианты ответов голосующих:
«Считаете ли Вы необходимым сохранение Союза Советских Социалистических Республик как обновленной федерации равноправных суверенных республик, в которой будут в полной мере гарантироваться права и свободы человека любой национальности».
«Да» или «Нет».
3. Определить результаты голосования по Союзу ССР в целом с учетом итогов голосования по каждой республике в отдельности».
25 января Президиум Верховного Совета РСФСР под председательством Б. Н. Ельцина постановил провести на всей территории РСФСР в воскресенье, 17 марта 1991 года, референдум СССР по вопросу о сохранении Союза ССР как Федерации равноправных республик. 7 февраля 1991 года Верховный Совет РСФСР решил провести одновременно с референдумом СССР также референдум РСФСР, который содержал только один вопрос: о введении поста Президента РСФСР
28 февраля президиум Моссовета принял решение провести 17 марта, помимо референдумов СССР и РСФСР, еще и опрос общественного мнения москвичей. Вопрос был сформулирован так: Считаете ли вы необходимым провести прямые выборы мэра Москвы жителями города? В опросе участвовало 67,63 % москвичей, из них 81,14 % поддержало проведение выборов мэра. Вместе с опросом прошли выборы депутатов некоторых райсоветов Москвы.