เมื่อวันที่ 5 มิ.ย. 62 ได้มีการประชุมรัฐสภา ซึ่งประกอบไปด้วยสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร 497 คน และสมาชิกวุฒิสภา 250 คน รวม 747 คน เพื่อลงมติเลือกนายกรัฐมนตรีแบบเปิดเผย มีแคนดิเดตคือพล.อ.ประยุทธ์ จันทร์โชา และนายธนาธร จึงรุ่งเรืองกิจ โดยคะแนนเสียงอย่างเป็นทางการ ออกมาดังนี้ พล.อ.ประยุทธ์ จันทร์โอชา ได้คะแนนเสียงไปทั้งหมด 500 เสียง มากกว่ากึ่งหนึ่งของสภาคือ 375 เสียง ส่งผลให้ได้ตำแหน่งนายกรัฐมนตรี โดย 500 เสียงประกอบด้วย พรรคพลังประชารัฐ 116 เสียง พรรคประขาธิปัตย์ 51 เสียง พรรคภูมิใจไทย 50 เสียง พรรคชาติไทยพัฒนา 10 เสียง พรรครวมพลังประชาชาติไทย 5 เสียง พรรคชาติพัฒนา 3 เสียง พรรคอื่นๆ 16 เสียง นายธนาธร จึงรุ่งเรืองกิจ ได้คะแนนเสียงไปทั้งหมด 244 เสียง พรรคอนาคตใหม่ 79 เสียง พรรคเพื่อไทย 136 เสียง พรรคเสรีรวมไทย 10 เสียง พรรคเศรษฐกิจใหม่ 6 เสียง พรรคประชาชาติ 7 เสียง พรรคเพื่อชาติ 5 เสียง พรรคปวงชนไทย 1 เสียง งดออกเสียง 3 เสียง ได้แก่ นายชวน หลีกภัย ส.ส. จากพรรคประชาธิปัตย์, นายพรเพชร วิชิตชลชัย ส.ว. และนายสิริพงศ์ อังคสกุลเกียรติ ส.ส. พรรคภูมิใจไทย 249 – 0 ในการลงมติครั้งนี้ สมาชิกวุฒิสภาทั้งหมด 250 คน ลงคะแนนเสียงให้พล.อ.ประยุทธ์ 249 คน และงดออกเสียง 1 คน
