ที่รัฐสภา ในการประชุมสภาผู้แทนราษฎร ชุดที่ 26 ครั้งที่ 20 สมัยสามัญประจำปีครั้งที่หนึ่ง เป็นพิเศษ เข้าสู่การพิจารณาให้ความเห็นชอบบุคคลซึ่งสมควรได้รับการแต่งตั้งเป็นนายกรัฐมนตรี ตามมาตรา 159 ของรัฐธรรมนูญแห่งราชอาณาจักรไทย โดยมีนายไชยา พรหมมา รองประธานสภาผู้แทนราษฎร คนที่หนึ่ง ทำหน้าที่ประธานในการประชุม

ก่อนจะเข้าสู่กระบวนการลงมติเลือกนายกรัฐมนตรี ที่ประชุมได้เปิดโอกาสให้สมาชิกอภิปรายสนับสนุนหรือแสดงความเห็นต่อบุคคลที่ได้รับการเสนอชื่อทั้งสองราย หลังจากสมาชิกอภิปรายครบแล้ว ได้มีการเปิดให้ลงคะแนนโดยเปิดเผย ด้วยการขานชื่อ สส.ตามลำดับตามอักษร

ผลการลงมติปรากฏว่า สส.ลงมติเลือกนายอนุทิน 311 เสียง นายชัยเกษม 152 เสียง งดออกเสียง 27 เสียง เป็นอันว่านายอนุทินได้รับเลือกให้เป็นนายกรัฐมนตรีคนที่ 32 ของประเทศไทย