Nach Auszählung aller Stimmen lagen die Gegner mit 54,9 Prozent vorn. 45,1 Prozent stimmten für eine Bewerbung für die Spiele 2036, 2040 oder 2044. Hamburgs Erster Bürgermeister Tschentscher sagte, er bedauere das Votum. Es sei aber für den Senat verbindlich. Er habe dem DOSB mitgeteilt, dass Hamburg seine Bewerbung zurückziehe. Der SPD-Politiker fügte hinzu, man wolle nun wichtige Projekte in der Stadtentwicklung auch ohne den Rückenwind von Olympia umsetzen. Hamburgs Zweite Bürgermeisterin Fegebank sagte, der Ausgang des Referendums sei eine herbe Enttäuschung. Die Grünen-Politikerin sprach von einer verpassten Chance für die Stadt.

Die Wahlbeteiligung lag bei 49,5 Prozent. Rund 1,3 Millionen Menschen ab 16 Jahren waren stimmberechtigt. Bereits 2015 war in Hamburg ein Referendum zu einer Olympia-Teilnahme gescheitert.

Weiter im Rennen um eine deutsche Bewerbung sind München, die Rhein-Ruhr-Region mit Köln als Zentrum sowie Berlin. Der Deutsche Olympische Sportbund entscheidet Ende September über den deutschen Kandidaten.