Με τη θετική ψήφο του Ευρωκοινοβουλίου στη CETA, μεγάλο μέρος του κειμένου θα τεθεί σύντομα σε ισχύ προσωρινά, μέχρι την επικύρωση της συμφωνίας από το σύνολο των εθνικών και τοπικών κοινοβουλίων των χωρών της Ευρωπαϊκής Ένωσης, διαδικασία που θα πάρει χρόνια.
Στην τελική καταμέτρηση, υπέρ της CETA τάχθηκαν 408 ευρωβουλευτές, κατά 254 ενώ 33 απουσίαζαν. Υπέρ της συμφωνίας τάχθηκε η ευρεία πλειοψηφία του Ευρωπαϊκού Λαϊκού Κόμματος, των Φιλελεύθερων, των Ευρωπαίων Συντηρητικών και Μεταρρυθμιστών, ενώ χωρισμένο στα δύο εμφανίστηκε το Σοσιαλιστικό Κόμμα, με τους μισούς να την καταψηφίζουν. Σύσσωμη καταψήφισε τη συμφωνία η Ομάδα της Αριστεράς, όπως και η Ομάδα της Ευρώπης των Εθνών και της Ελευθερίας.
Από την ελληνική πλευρά, θετικά ψήφισαν όλοι οι ευρωβουλευτές της Νέας Δημοκρατίας (Μαρία Σπυράκη, Μανώλης Κεφαλογιάννης, Ελίζα Βόζενμπεργκ, Γιώργος Κύρτσος, Θοδωρής Ζαγοράκης), του Ποταμιού (Γεώργιος Γραμματικάκης, Μιλτιάδης Κύρκος) και η Εύα Καϊλή από το ΠΑΣΟΚ, ενώ ο Νίκος Ανδρουλάκης απουσίαζε.
Αρνητικά ψήφισαν οι ευρωβουλευτές του ΣΥΡΙΖΑ (Δημήτρης Παπαδημούλης, Κωνσταντίνα Κούνεβα, Κωνσταντίνος Χρυσόγονος, Στέλιος Κούλογλου), ο ευρωβουλευτής της Λαϊκής Ενότητας Νίκος Χουντής, οι ευρωβουλευτές του ΚΚΕ (Κωνσταντίνος Παπαδάκης, Σωτήρης Ζαριανόπουλος) οι ανεξάρτητοι Σοφία Σακοράφα και Νότης Μαριάς, καθώς και οι ευρωβουλευτές της Χρυσής Αυγής.