Sáng 26-1, sau khi nhận danh sách bầu cử chính thức và tiến hành ghi phiếu bầu cử tại đoàn, đúng 10 giờ 15 phút các đại biểu tập trung tại Hội trường tiến hành bỏ phiếu bầu cử Ban Chấp hành Trung ương khóa XII.
Trước đó, Đại hội đã thống nhất danh sách 246 ứng viên để bầu Ban Chấp hành Trung ương, trong đó có 220 đồng chí ứng cử ủy viên chính thức (để chọn 180 người) và 26 đồng chí ứng cử ủy viên dự khuyết (để chọn 20 người).
Kết thúc buổi sáng, Ban Kiểm phiếu Đại hội do ông Nguyễn Thế Trung, Ủy viên Trung ương Đảng, Phó Trưởng Ban Dân vận Trung ương làm Trưởng Ban đã tiến hành kiểm phiếu, chốt số lượng phiếu phát ra và thu về.
Các đồng chí trong Ban Kiểm phiếu kiểm đếm số lượng phiếu bầu ngay tại Hội trường.
Buổi chiều, Đại hội làm việc tại Hội trường, nghe Đoàn Chủ tịch đọc báo cáo giải trình, tiếp thu ý kiến của đại biểu về các văn kiện Đại hội XII của Đảng. Các đại biểu ghi phiếu biểu quyết một số vấn đề thuộc nội dung các văn kiện Đại hội. Cuối buổi chiều, Ban Kiểm phiếu sẽ báo cáo kết quả bầu cử và công bố danh sách các đồng chí trúng cử vào Ban Chấp hành Trung ương khóa XII.
Trước đó, chiều 25-1, sau khi xem xét các trường hợp xin rút khỏi danh sách ứng cử, đề cử Ban Chấp hànhTrung ương khoá XII, Đoàn Chủ tịch đã báo cáo với Đại hội về việc bầu cử, danh sách ứng cử, đề cử và 29 trường hợp xin rút khỏi danh sách đề cử. Đại hội đã thực hiện quy trình bỏ phiếu thông qua danh sách ứng cử, đề cử, các trường hợp xin rút khỏi danh sách đề cử. Theo đó, Đại hội đã đồng ý để 29 ứng viên rút khỏi danh sách bầu cử, trong đó có Chủ tịch nước Trương Tấn Sang, Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Tấn Dũng, Chủ tịch Quốc hội Nguyễn Sinh Hùng và các đồng chí Ủy viên Bộ Chính trị không được Ban Chấp hành Trung ương khóa XI giới thiệu. Đa số các ứng viên xin rút đều được các đại biểu đồng thuận với số phiếu cao, từ 95% đến 98%.
