ที่ประชุมรัฐสภาลงมติว่าการเสนอชื่อนายพิธา ลิ้มเจริญรัตน์ เป็นนายกรัฐมนตรี รอบที่ 2 ไม่สามารถดำเนินการได้ เพราะผิดข้อบังคับการประชุมข้อที่ 41 ด้วยคะแนนเสียง 395 เสียง ต่อ 312 โดยมีผู้งดออกเสียง 8 เสียง และไม่ลงคะแนน 1 เสียง จึงสรุปว่ารัฐสภาไม่สามารถดำเนินขั้นตอนการคัดเลือกนายกรัฐมนตรีในรอบที่ 2 ในวันนี้ได้
การลวมติดังกล่าวมีขึ้นหลังจากที่ประชุมได้พิจารณาข้อหารือ ตามที่นายอัครเดช วงษ์พิทักษ์โรจน์ ส.ส.ราชบุรี พรรครวมไทยสร้างชาติ เสนอประเด็นให้พิจารณาเพื่อโต้แย้งการเสนอชื่อนายพิธา ให้รัฐสภาโหวตเป็นนายกฯ รอบสอง เพราะมองว่าเข้าข่ายเป็นญัตติที่รัฐสภาตีตกไปแล้วตั้งแต่การประชุมเมื่อวันที่ 13 ก.ค. เนื่องจากนายพิธาไม่ได้เสียงเห็นชอบให้เป็นนายกฯ ดังนั้นการเสนอชื่ออีกครั้งถือว่าขัดกับข้อบังคับการประชุมรัฐสภาข้อ 41 หากต้องการเสนอชื่อนายพิธาอีกครั้งจะทำได้ในสมัยประชุมครั้งถัดไป
หลังจากนั้นที่ประชุมได้ใช้เวลาอภิปรายของ สส.พรรคขั้วรัฐบาลเดิม กับ สส. 8 พรรคร่วมรัฐบาล รวมถึง สว. ซึ่งยกเหตุผลและข้อบังคับ รวมถึงรัฐธรรมนูญมาถกเถียงกันอย่างดุเดือด โดยทางพรรคก้าวไกลยืนยันว่าการเสนอชื่อบุคคลให้ความเห็นชอบเป็นนายกฯ นั้นเป็นเรื่องที่เสนอให้พิจารณา ไม่ใช่การเสนอญัตติตามที่บัญญัติไว้ในข้อบังคับการประชุม
นายชูศักดิ์ ศิรินิล ส.ส.บัญชีรายชื่อ พรรคเพื่อไทย อภิปรายว่า อย่าให้บรรทัดฐานการเมืองต่อประเด็นลงมติเลือกนายกฯ เป็นบรรทัดฐานที่ไม่ดีต่อไปในอนาคต บทบัญญัติของรัฐธรรมนูญ มาตรา 159 มาตรา 272 และข้อบังคับการประชุมรัฐสสภา ข้อ 136 เป็นบทบัญญัติเฉพาะว่าด้วยการเลือกนายกฯ ดังนั้นจะนำเรื่องข้อบังคับที่เป็นญัตติ ซึ่งเป็นบททั่วไปมาบังคับไม่ได้ ทั้งนี้ไม่มีอะไรห้ามที่จะเสนอ ตรงกันข้ามการพิจารณานั้นต้องเป็นไปตามรัฐธรรมนูญ
อย่างไรก็ตาม หลังจากประธานรัฐสภาได้ให้เวลาอภิปรายอย่างกว้างขวางนานนกว่า 8 ชมจนถึงเวลาประมาณ 16.55 น. จึงได้ปิดการอภิปรายและเปิดให้ลงมติดังกล่าวข้างต้น