첫 사례는 제주도에서 제주특별자치도 출범을 앞두고 행정계층구조 개편과 관련한 주민투표로 2005년 7월 27일 실시됐다.
투표는 제주도를 하나의 광역단체로 단일화해 기초자치단체를 제주시와 서귀포시 등 2개의 시로 통합하고 기초의회를 폐지하는 ‘혁신안’과 당시 행정계층구조를 유지하면서 도와 시.군의 기능과 역할을 조정하는 ‘점진안’ 중 무엇을 선택할지를 묻는 방식이었다.
투표율 36.7%를 보인 이 주민투표에서 57%가 혁신안을 지지했다.
그해 9월 29일에는 청주시와 청원군의 행정구역 통합에 대한 견해를 묻는 주민투표가 열렸다. 이 투표에는 청주에서 전체 유권자의 35.2%, 청원에서 42.2%가 참여했다.
투표 결과 청주에서는 찬성의견이 91.3%에 달했지만 청원에선 반대의견이 53.3%가 나와 청주-청원 통합은 백지화됐다.
같은해 11월 2일에는 전북 군산과 경북 포항, 경주, 영덕 등 4개 지방자치단체가 방사성 폐기물 처리장 부지 선정과 관련해 주민투표를 했다.
투표율 70.8%를 기록한 경주에서 가장 높은 89.5%의 찬성률이 나와 방폐장 부지로 확정됐다. 당시 4개 지자체가 모두 방폐장 유치신청을 해 정부는 주민투표에서 가장 높은 찬성률이 나오는 지역으로 방폐장 부지를 확정키로 방침을 정했다. 이는 국책 사업을 위해 실시된 첫 주민투표 사례다.