Du fait de systèmes constitutionnels variés, certaines évolutions de ce qui est aujourd'hui l'Union européenne ont été adoptées par référendums. Dans certains États, tels que l'Irlande, les questions constitutionnelles et relatives aux traités imposent le recours au référendum de la Constitution irlandaise.. À l'inverse, la Constitution belge semble interdire le recours au référendum. En 2004, l'assemblée générale de la section de législation du Conseil a rendu un avis, basé sur l'article 33 de la constitution, sur l'organisation d'un référendum pour la ratification du traité établissant une Constitution pour l'Europe dans lequel il confirmait cette interdiction. Le Conseil expose que l'article 33 dit que « tous les pouvoirs [...] sont exercés de la manière établie par la constitution », ce qui implique que tous les pouvoirs sont exercés par les organes qui représentent la nation et seulement par ceux-ci. Cet article exclut donc expressément tout autre mode d'exercice des pouvoirs, et l'instauration de toute procédure de consultation populaire nécessite la révision préalable de la constitution..

Autodétermination de l'Algérie

Lors de la création de la CECA (l'ancêtre de la CEE et de l'UE), l'Algérie est composée de départements français et à ce titre, elle bénéficie d'un statut équivalent à celui d'une région ultrapériphérique (RUP) ; elle faisait pleinement partie de la France et donc des Communautés jusqu'en 1962. À la suite des accords d'Évian, un référendum d'autodétermination est réalisé le ; la population du pays choisi à près de 100 % de devenir indépendante ; elle le devient le et perd par la même son statut européen..

Élargissement de 1973

Afin d'autoriser l'adhésion aux Communautés européennes des nouveaux États candidats, la France a organisé un référendum le 23 avril 1972. Avec une participation de 60,7 %, l'adhésion des nouveaux États est approuvée à 68,3 %.

À la suite de ce résultat, trois des quatre États candidats organisèrent des référendums : l'Irlande, le Danemark et la Norvège. Le , l'Irlande organisa un référendum qui approuva l'adhésion de l'État à 81,3 %. Par la suite, le , la Norvège organisa à son tour un référendum qui rejeta à 53,5 % l'adhésion. À la suite de ce rejet, la Norvège n'adhéra pas aux Communautés. Le , le Danemark organisa à son tour un référendum et l'adhésion fut approuvée à 63,3 %.

Au Royaume-Uni, le gouvernement conservateur d'Edward Heath n'organisa pas de référendum sur l'adhésion du Royaume-Uni. Le programme du parti travailliste pour les élections générales d'octobre 1974 demandait l'organisation d'un référendum. Par conséquent, après la victoire Travailliste, le nouveau gouvernement d'Harold Wilson organisa un référendum sur le maintien du Royaume-Uni dans les Communautés européennes le . Avec une participation de 64 %, les Britanniques approuvèrent le maintien dans les Communautés européennes à 67,2 %..

Changement de statut du Groenland

Le Groenland fait de facto partie des communautés européennes depuis l'adhésion du Danemark en 1973, mais une majorité de ses habitants sont opposés à cet état de fait. Le Groenland organise un référendum consultatif en 1982 sur sa place dans les communautés européennes, 53 % des votants demandent une sortie de la construction européenne. Ils seront entendus puisqu'en 1985, le Groenland sort officiellement des Communautés européennes avec l'entrée en vigueur du traité sur le Groenland.

Acte unique européen

Le , le Danemark organisa un référendum sur l'acte unique européen. Avec une participation de 74,8 %, l'Acte unique européen fut approuvé à 56,2 % des suffrages exprimés.

L'adoption du dixième amendement de la Constitution d'Irlande permit à l'État de ratifier l'acte unique européen. Il fut approuvé à 69,9 % le .

Traité de Maastricht

Préalablement à l'ouverture des discussions sur le traité de Maastricht, un référendum consultatif sur la Communauté économique européenne s'est tenu en Italie le , en même temps que les élections européennes. Le référendum eu lieu pour montrer le soutien populaire de l'Italie au processus d'intégration européenne ; 88,1 % des votants approuvèrent la décision.

Le référendum irlandais a été organisé le . Les Irlandais votèrent en faveur du traité de Maastricht avec une participation de 57,31 %.

Le référendum français eut lieu le . La ratification fut approuvée à 51,1 % avec une participation de 69,7 %.

Au Danemark, deux référendums furent organisés avant que le traité de Maastricht ne soit approuvé. Le premier référendum eut lieu le . Avec une participation de 82,9 %, le traité de Maastricht fut rejeté avec seulement 49,3 % de vote en faveur du traité.

Après la défaite du traité, le Danemark négocia et reçu quatre opt-outs : l'union économique et monétaire, la citoyenneté européenne, la justice et les affaires intérieures et la défense commune. Un nouveau référendum fut organisé le . Avec une participation de 85,5 %, les Danois votèrent à 56,8 % en faveur du traité renégocié.

Élargissement de 1995

L'Autriche, la Finlande, la Norvège et la Suède organisèrent un référendum sur leurs adhésions.

Lors du référendum autrichien du , les électeurs se sont prononcés à 66,6 % en faveur de l'adhésion.

Le , la Finlande s'est aussi prononcée par référendum sur son adhésion. Les Finlandais votèrent à 56,9 % en faveur de l'adhésion. Les îles Åland, une région autonome de la Finlande, votèrent aussi par référendum sur son adhésion le . Avec une participation de 49,1 %, les Ålandais se prononcèrent à 73,6 % en faveur de l'adhésion..

Le , la Suède s'est prononcée par référendum sur son adhésion. Celle-ci fut acceptée à 52,8 % des suffrages exprimés.

Le 28 du même mois, la Norvège organisa un nouveau référendum sur son adhésion lors duquel la population se prononça contre à 52,2 % des suffrages exprimés.

L'Autriche, la Finlande et la Suède ont adhéré à l'Union le . L'adhésion fut rejeté par la Norvège une deuxième fois.

Traité d'Amsterdam

La ratification du traité d'Amsterdam fit l'objet d'un référendum dans deux États : l'Irlande et le Danemark.

Le référendum irlandais s'est déroulé le . Avec une participation de 56,2 %, les Irlandais votèrent en faveur du traité avec une majorité de 61,74 %.

Le référendum danois fut organisé le . Avec une participation de 76,2 %, les Danois approuvèrent la ratification à 55,1 %.

Traité de Nice

Le , 53,9 % des électeurs irlandais rejetèrent la ratification du traité par référendum avec seulement 34,8 % de participation. La ratification fut de nouveau soumise à référendum le . Il fut accepté à 62,9 %, avec un taux de participation de 49,5 %.

Élargissement de 2004

En 2004, le nouvel élargissement de l'Union concernait 10 nouveaux États dont huit d'Europe centrale et orientale et deux îles méditerranéennes : Chypre et Malte. Toutes ont organisé un référendum à l'exception de Chypre. Dans quatre de ces États, le référendum s'est déroulé sur deux jours.

Le référendum maltais s'est déroulé le . Avec un taux de participation de 90,9 %, les Maltais se sont prononcés en faveur de l'adhésion à 53,6 % des votes.

Le référendum slovène s'est déroulé le . Les Slovènes approuvèrent l'adhésion à 89,6 %, avec un taux de participation de 60,23 %.

Le référendum hongrois eut lieu le . Le référendum a un taux de participation de 45,6 % et 83,8 % des votants se sont prononcés en faveur de l'adhésion.

Les 10 et s'est déroulé le référendum lituanien. Avec un taux de participation de 63,4 %, les Lituaniens se sont prononcés en faveur de l'adhésion de leur pays à 91,1 % des votants.

Le référendum slovaque s'est déroulé les 16 et . Avec un taux de participation de 51,1 %, les Slovaques se sont prononcés à 92,5 % en faveur de l'adhésion à l'Union européenne.

Les 7 et s'est déroulé le référendum polonais lors duquel 77,5 % des votants s'exprimèrent en faveur de l'adhésion (avec un taux de participation de 58,9 %).

Le référendum tchèque s'est déroulé les 13 et . Avec un taux de participation de 55,21 %, l'adhésion fut approuvée à 77,3 %.

Le s'est déroulé le référendum estonien. Avec une participation de 64,1 %, 66,8 % des votants approuvèrent l'adhésion.

Le fut organisé le référendum letton. Avec 71,5 % de participation, 67,0 % des Lettons approuvèrent l'adhésion.

Tous les référendums étant positifs, l'ensemble de ces États a adhéré à l'Union le .

Euro

Le Danemark et le Royaume-Uni bénéficient d'un opt-out (droit de retrait) dans le cadre du traité de Maastricht et ne sont par conséquent pas obligés de rejoindre l'euro tant qu'ils n'ont pas choisi de le faire. La Suède, à l'inverse, ne bénéficie pas d'un opt-out mais refuse cependant d'y adhérer pour l'instant. Deux référendums ont déjà été organisés sur la question, les deux ayant été négatifs : au Danemark, le référendum eut lieu le . Avec 87,6 % de participation, 53,2 % des votants s'exprimèrent contre. en Suède, le référendum sur l'euro eut lieu le . Les Suédois rejetèrent l'adoption de l'euro à 56,1 % des votants, avec un taux de participation de 81,2 %.

Traité établissant une constitution pour l'Europe

À la suite de la Convention sur l'avenir de l'Europe, un traité établissant une constitution pour l'Europe fut signé. Celui-ci devait être soumis à un référendum dans dix États membres, cependant, il ne s'est effectivement déroulé que dans quatre d'entre eux.

Le premier référendum organisé fut le référendum espagnol, le . Avec 41,8 % de participation, 76,6 % des Espagnols votèrent en faveur du traité.

Le s'est déroulé le référendum français. Avec 69 % de participation, le traité fut rejeté par 55 % des suffrages exprimés.

Le , avec 63,3 % de participation, 61,5 % des Néerlandais votèrent contre le traité lors du référendum.

Le référendum luxembourgeois fut organisé le . Avec 90,44 % de participation, le traité fut approuvé par 56,5 % des votants.

D'autres États membres envisageaient de recourir au référendum pour ratifier le traité : la République tchèque, l'Irlande, la Pologne, le Portugal, le Royaume-Uni et le Danemark.

Traité de Lisbonne

Un seul État membre, l'Irlande, a organisé un référendum pour ratifier le traité de Lisbonne.

Le référendum irlandais sur le traité de Lisbonne eut lieu le . 53,2 % des votants s'exprimèrent contre la ratification du traité. À la suite de ce vote, la Commission européenne a déclaré que le traité n'obligerait pas l'Irlande à changer de position quant à l'existence d'un commissaire permanent par État (s'opposant à l'idée de rotation alors introduite), à la neutralité militaire et à l'avortement. Les Irlandais votèrent à nouveau le . Avec un taux de participation de 59 %, les Irlandais acceptèrent la ratification du traité à 67,1 % des votants.

Élargissement de 2013

Le s'est tenu le référendum croate. Avec 43,51 % de participation, l'adhésion fut accepté par 66,27 % des votants.

Pacte budgétaire européen

Le s'est déroulé le référendum irlandais sur le pacte budgétaire européen. Avec 50,6 % de participation, les Irlandais approuvèrent à 60,3 % le pacte budgétaire européen.

Accord relatif à une juridiction unifiée du brevet

Au Danemark, un référendum sur l'adhésion à la juridiction unifiée du brevet a été organisé le , parallèlement aux élections européennes. Avec une participation de 55,9 %, l'adhésion fut approuvée par 62,5 % des votants..

Accord d'association entre l'Ukraine et l'Union européenne

Un référendum sur l'approbation de l'accord d'association entre l'Ukraine et l'Union européenne a lieu aux Pays-Bas le .. Il est rejeté par 61,59 % des votants et la signature de l'accord est suspendue jusqu'aux votes des deux chambres du Parlement néerlandais l'année suivante.

Référendum sur le maintien du Royaume-Uni dans l'Union européenne