Les deux mois précédant la votation ont été marqués par une vive lutte entre partisans et opposants aux initiatives anti-nucléaires. Le texte de l'initiative « Sortir du nucléaire » exigeait la mise hors service des centrales de Mühleberg (BE) et de Beznau 1 et 2 (AG) deux ans après l'acceptation de l'initiative, celles de Gösgen (SO) et Leibstadt (AG) en 2008 et 2014. L'exportation de matériel pour retraitement serait bannie, sauf pour les contrats internationaux en cours. L'initiative voulait fixer des conditions au recours à des énergies non nucléaires, limiter le recours aux énergies fossiles, encourager les droits de codécision des collectivités lors du stockage de déchets et imposer le partage des frais d'exploitation et de désaffectation des centrales. L'initiative « Moratoire-plus » réduisait la durée de vie d'une centrale à 40 ans. Toute prolongation de dix ans serait soumise au référendum facultatif. Elle aurait suspendu pendant dix ans toute nouvelle installation de production nucléaire et aucune augmentation de puissance ne serait tolérée. Un régime d'exemption serait accordé aux réacteurs servant à la médecine [21].

Les initiants considéraient que le danger et les problèmes liés à l'énergie nucléaire n'étaient plus tolérables. Ils mettaient également l'accent sur les mesures d'économie réalisables et les possibilités de remplacer le nucléaire par les énergies renouvelables. Le PS, les Verts, le PEV et les DS, ainsi que l'USS ont apporté leur soutien aux deux initiatives antinucléaires [22].

Le Conseil fédéral a opposé un contre-projet indirect aux initiatives (voir supra). Si Moritz Leuenberger rejetait l’initiative « Sortir du nucléaire », il éprouvait de la sympathie envers « Moratoire-plus ». Toutefois, le ministre a émis des doutes quant à la possibilité de trouver un consensus au parlement et dans le peuple. Il a également dénoncé les coûts engendrés par les alternatives proposées. Dans les rangs des opposants aux initiatives se trouvaient le PRD, l’UDC, le PDC et le PL, ainsi qu’Economiesuisse. L’association faîtière a alloué un important budget pour la campagne publicitaire (entre 12 et 15 millions de francs). Les pro-nucléaires combattaient indistinctement les deux initiatives. Avec l’acceptation des initiatives, ils craignaient une menace sur l’approvisionnement électrique et une situation périlleuse du point de vue financier et économique. En effet, comme les énergies renouvelables ne seraient pas en mesure de remplacer la production nucléaire, seul un recours aux énergies fossiles permettrait d’y pallier. Une telle situation engendrerait une dépendance vis-à-vis des pays producteurs de gaz et de pétrole [23].

En votation, les initiatives « Sortir du nucléaire » et « Moratoire-plus » ont été rejetées respectivement par 66,3% et 58,4%. Bâle-Ville a été le canton le plus anti-nucléaire en acceptant les deux initiatives. Bâle-Campagne a été le seul autre canton à faire de même avec « Moratoire-plus ». Argovie s’est montré le plus favorable à l’énergie nucléaire. Par ce vote, le moratoire décidé en 1990 [24] était brisé; la loi sur l’énergie nucléaire devenait effective (voir plus haut). Les usines nucléaires pouvaient ainsi continuer à produire du courant aussi longtemps que la sécurité était garantie. Victorieux, les pro-nucléaires redressaient ainsi la tête. L’impact qu’avait eu Tchernobyl en 1986 sur le vote de 1990 était un lointain souvenir. Le vote anti-nucléaire était en recul partout [25].

D’après l’analyse Vox, la ligne de conflit politique gauche-droite séparait les opposants et les partisans des deux initiatives. Contrairement à ce qui s’était passé en 1990, les initiants n’ont plus réussi à mobiliser des voix au-delà du cercle rose-vert. Outre les variables politiques, les caractéristiques sociales ont joué un rôle dans le choix du vote. Les femmes ont eu une position plus critique que les hommes envers l’énergie nucléaire. La tranche d’âge de 40-49 ans s’est distinguée par une plus large acceptation des deux initiatives. A la différence de 1990, aucun groupe, à part lui, n’a dégagé de majorité en leur faveur. Selon l’analyse Vox, les personnes qui avaient 40 à 49 ans étaient ceux de la même génération qui avaient exprimé leur rejet vis-à-vis du vote nucléaire en 1990. Les générations suivantes ont semblé à nouveau moins critiques à l’égard de l’énergie nucléaire. En revanche, l’adhésion à l’énergie nucléaire augmentait à nouveau avec l’âge. L'analyse des motifs du choix a montré que les avis des partisans et des opposants aux initiatives ont différé avant tout sur la question de la sécurité de l'énergie nucléaire. Les premiers avaient des craintes, alors que les seconds la considéraient comme sûre et nécessaire. Ils n'étaient non plus pas d'accord sur la question des conséquences économiques d'une sortie nucléaire; les adversaires craignaient particulièrement une augmentation du prix du courant électrique. L'analyse des arguments a révélé que la majorité des sondés, et même une majorité des opposants à l'initiative s’est prononcée contre la construction de nouvelles centrales nucléaires et a donc approuvé ce qui constituait en fait l'exigence principale de Moratoire-plus. Le fait que celle-ci n'ait cependant pas obtenu de majorité pourrait être en rapport avec la méconnaissance notable de l'objet chez les opposants à l'initiative, qui pour près d'un tiers d'entre eux, n'ont pu indiquer aucun motif pour leur choix de vote [26].