第21案公投在23日的全國性公民投票中，以430萬同意票大於150萬不同意票數，但沒有通過投票權人數1/4的門檻（須500多萬張同意票），結果為不通過。
該案訴求已在5月正式停機的核三廠，應在經主管機關同意確認無安全疑慮下再運轉。這次是台灣經歷的第三次核能公投，前一次重啟核四公投獲得300多萬同意票，400多萬張不同意票。
總統賴清德於晚間發表談話，表示會要求核安會和台電進行自主安全審查。此次公投由民眾黨立院黨團發起、藍白共同推動，民眾黨主席黃國昌對公投結果表示，感謝430萬名公民為台灣能源轉型開啟歷史性起點，並稱「賴總統已經轉彎了」。全國廢核行動平台則發聲明指出，此次公投呈現公民不喜歡政治惡鬥，也否決了核三重啟。
恆春有七成未投票 周春米：「無聲結果」代表不認同此次公投
各界關注屏東的開票結果，屏東縣投票率共31%，整體同意票數多於不同意，但有七個鄉鎮（萬巒鄉、高樹鄉、九如鄉、新園鄉、崁頂鄉、林邊鄉、南州鄉）的不同意票數更多。至於核三廠座落的恆春鎮，同意票雖多於不同意，但僅占全體恆春選民16%，整體投票率不到三成。
值得注意的是，核一、二、四廠所在的新北萬里、石門、貢寮開出多數同意票，相比2021年重啟核四公投，三地不同意票皆多，呈現相反結果。此外，全台唯一低階核廢料貯存場所在的蘭嶼鄉，同意票也大於不同意票，但投票率僅12%。
屏東縣長周春米發表聲明指出，這次公投從成案到投票只有短短3個月，完全沒有提供安全報告等科學資訊，就要民眾決定改變國家重要能源政策，結果藍白聲稱的70%恆春人同意核三重啟，最後只有16%的恆春人投同意票，這個「無聲結果」代表對此次公投的不認同。
周春米表示，公投結束後他有兩個期待，一是核一、核二都做自我安全檢查，保障在地的安全，二是台灣的能源政策應該透過公開、透明的機制，把安全性、成本（含實質成本、社會成本）專業分析後，讓社會大眾好好討論。
廢核平台：選民不投票，是拒絕政治惡鬥
此次公投結果，儘管同意票高過不同意票，但並未跨過投票權人總額1/4以上的門檻。全國廢核平台指出，過往縱使公投與大選脫鉤，也都有超過四成投票率，但本次投票率是2017年公投法門檻放寬以來最低，投票率未達三成。
作為本次公投反方的全國廢核平台指出，本次公投是由立法院提案，沒有經過公民連署，成案到投票時間短，社會該有的討論與資訊不足，只有政黨惡鬥的刻意操作；公投語意不清，文字模糊，甚至跟核管法文字重疊，種種原因讓選民拒絕投票。
綠色和平則呼籲，政府應按公投結果讓核三壽終正寢，避免加劇社會分歧。全國廢核平台指出，政府此刻應該面對核安、核廢料議題，不能再迴避。台灣綠黨也透過臉書發表聲明，呼籲政府應參考各界意見，包括民間版「高放射性廢棄物選址暨處置條例」草案，加速核廢料最終處置場進程。
黃國昌：430萬人為台灣開啟歷史起點
台灣民眾黨黨主席黃國昌表示，此次公投結果，有多達430萬位公民為台灣能源轉型開啟歷史性起點，同意票高於不同意票數將近三倍，更鞭策政府要讓能源轉型加快腳步。
黃國昌表示，從賴清德發表的內容可以看出，「總統終於願意看核管法的規定」，鬆口讓台電依法提出申請。他指出，依《核子反應器設施管制法》第六條，經濟部應放手讓台電公司申請延役，並由核安會依專業與科學嚴格把關。他相信，沒有今天的公投結果，賴清德不會做出如此改變。
黃國昌並表示，民眾黨將在下個會期推動公投法的修法，打破鳥籠公投。2018年以核養綠公投領銜人、核能流言終結者創辦人黃士修在自己的粉絲專頁發表聲明，認為本次公投無法通過，是因為執政黨在2019年修法將公投脫鉤大選導致，呼籲立法院推動修法，恢復公投合併大選，再由立法院重新發起公投。
賴清德發表談話 指示核安會、台電自主安全檢查
總統賴清德於晚間19時發表談話。他表示過去關於核能的論辯中，共識就是「核能安全」，而核安是科學問題，「科學問題不會在一場公投裡徹底解決。」賴清德強調，關於核電廠是否重啟，一切依照今年5月修改的核管法規定，程序上要有兩個必須，第一個是核安會必須遞出安全審查的辦法，第二個是台電必須依照這個辦法進行自主安全檢查。
賴清德表示，本次重啟核三公投同意票雖未過門檻，但政府仍會尊重人民的聲音，會請核安會廣納各界意見，盡快完成相關辦法，並請台電在法規公告後，啟動舊核電機組自我安全檢查，定期向社會大眾報告進度及風險。
賴清德再次強調三大原則：核安無虞、核廢有解、社會有共識。並且若未來技術更安全，核廢料更少，社會有共識，「並不會排斥先進核能」。
台電則表示，尊重公投結果，待核安會正式公告《核子反應器設施運轉執照申請審核辦法》，依法執行核三自我安全檢查，包含再運轉計畫、老化評估、輻射影響、耐震安全評估及終期安全分析報告等，並進行國際同儕審視，針對安全、時程、成本及經濟性等各面向進行綜合評估，並以確保核能安全為最大前提。
台電董事長曾文生22日表示，快一點的話可以在1年半做完自我安全檢查，但老化分析工作需要與原廠西屋公司配合。
台電公司發言人蔡志孟受訪補充，安全檢查與核三除役不會衝突，目前除役還在第一個階段，要將反應爐內的燃料移出，並建置室內乾式貯存設施；另一方面，如果要重啟，也要將現有燃料棒移出、放去乾貯。
