Den ryska planen är att annektera ukrainska områden som Ryssland totalt eller delvis har ockuperat.
Skenomröstningarna äger rum i Donetsk, Luhansk, Cherson och Zaporizjzja. Striderna i de här regionerna fortsätter och en stor del av invånarna har flytt.
De aktuella regionerna omfattar cirka 15 procent av Ukrainas territorium. Ryssland kontrollerar största delen av Luhansk och Cherson, cirka 80 procent av Zaporizjzja och cirka 60 procent av Donetsk.
Den fem dagar långa omröstningen äger rum i frånvaro av oberoende övervakare och erbjuder gott om utrymme för ett riggat resultat.
En annektering gör det möjligt för Ryssland att hävda att dess territorium kommer under attack från västerländska vapen som levererats till Ukraina. Det här kan innebära en ytterligare upptrappning av det sju månader långa kriget.
Resultatet anses vara klart på förhand
Omröstningarna ska pågå fram till tisdagen och resultatet anses vara klart på förhand.
Annekteringen av de fyra regionerna i Ukraina förklaras av Ryssland med att "omröstningarna genomförs i enlighet med folkets vilja". I praktiken är resultatet redan klart; regionerna kommer att rösta för en anslutning till den ryska federationen.
Ryska medier har meddelat att valtjänstemän kommer att gå från dörr till dörr med bärbara valurnor från fredag till måndag.
Ryssland har redan bäddat för annektering
Sedan ryska styrkor tog sig in i Chersonregionen och en del av Zaporizjzjaregionen har ryskstödda myndigheter där stängt av ukrainska tv-sändningar och ersatt dem med ryska program. Ryska pass har delats ut till invånarna, rubel har införts som valuta, och ryska registreringsskyltar har delats ut för att bana väg för en anslutning till Ryssland.
Den Moskvautsedda förvaltningen har samtidigt utsatts för frekventa attacker av den ukrainska motståndsrörelsen. Lokala tjänstemän har dödats och myndighetsbyggnader har bombats.
Samma sak skedde på Krimhalvön men utan krig
Kreml har använt den här taktiken tidigare – år 2014 på den ukrainska Krimhalvön.
Krim annekterades av Ryssland 2014. Då hävdade Kreml att detta skedde med ett stöd på 96,7 procent av Krims befolkning. Enligt en läckt rapport från Rysslands råd för mänskliga rättigheter hade dock bara cirka 30 procent av väljarna röstat, och knappt hälften av dem stödde en annektering.
Också den omröstningen fördömdes av omvärlden och betraktades som olaglig. Ryssland använde i alla fall "resultatet" som en motivering för att annektera Svartahavshalvön – något som större delen av världen inte godkänt.
Men på Krimhalvön utkämpades inget krig. Ryssland bara meddelade att annekteringen hade skett.
Ryssland har meddelat att annekterade regioner "försvaras med alla medel"
Ryssland kan efter annekteringen hävda att man i fortsättningen försvarar territorium som "tillhör" Ryssland.
Varje attack i dessa regioner kan i fortsättningen beskrivas som en attack mot Ryssland.
Den ryska ledningen har redan meddelat att de här regionerna, då de väl annekterats, kommer att försvaras med "alla medel".
Nu kan Ukraina och väst beskrivas som "ett existentiellt hot"
Ryssland kan börja hävda att Ukraina och de länder som stöder Ukraina militärt och ekonomiskt utgör "ett existentiellt hot" mot Ryssland vilket i sin tur kan ge Ryssland en anledning till att ta till kärnvapen, i enlighet med landets kärnvapendoktrin.
Få experter tror dock att Ryssland i det här skedet skulle ta till kärnvapen. Däremot blir hotet om kärnvapenkrig ett sätt för Ryssland att försöka skrämma väst till att inte ge Ukraina mera stöd.
Putin räknar eventuellt också med att hotet om en farlig upptrappning av kriget kan tvinga den ukrainska regeringen att inte längre göra anspråk på de områden som nu olagligt kommer att anslutas till Ryssland.
Signalvärde på den ryska hemmaplanen
Skenomröstningen handlar delvis också om att Ryssland utåt kan visa att allt framskrider enligt planerna.
Annekteringen ses också som president Putins behov av att på hemmaplan signalera att kriget i Ukraina är ett försvarskrig där Ukraina är angriparen och Ryssland bara en försvarare.
Omvärlden fördömer de olagliga omröstningarna
Största delen av omvärlden ser de så kallade folkomröstningarna som ett grovt brott mot internationell rätt.
Omröstningarna är varken fria eller rättvisa. De ses som olagliga och på intet sätt bindande. Analytiker beskriver det ryska draget som desperat.
Ukraina har sagt att ingenting kommer att förändras, och att de ukrainska styrkorna kommer att fortsätta med att kämpa för sitt territorium.
USA:s utrikesminister Antony Blinken har talat om en "farlig upptrappning", men bekräftar USA:s ståndpunkt att inga ryska anspråk på ukrainsk mark kan ta ifrån Ukraina dess rätt att försvara sig.
Också Turkiet, som har försökt agera förmedlare, fördömer omröstningen och ser den som olaglig.
Rysk propaganda försöker legitimera olagliga folkomröstningar i Ukraina
Putins uppmaning till mobilisering i Ryssland utlöste protester
En dag efter att skenomröstningarna tillkännagavs gav president Putin order om partiell mobilisering av ryska reservister för att stärka styrkorna i Ukraina.
Mobiliseringsordern har utlöst protester och utvandring från Ryssland. Det rapporteras också om bristande stridsmoral bland de ryska soldaterna vid fronten.
Zelenskyj uppmanar ryssar att protestera mot mobiliseringen
Ukrainas president Volodymyr Zelenskyj har uppmanat ryssarna att motarbeta mobiliseringsuppmaningen.
Zelenskyj sa i sitt dagliga tal på torsdagen: "55 000 ryska soldater har dött under dessa sex månader av krig ... Vill ni ha mer? Nej? Protestera i så fall! Kämpa, slå tillbaka, fly eller ge er till den ukrainska armén!"
Zelenskyj tillade att ryska män nu måste välja mellan att dö eller leva, att skadas eller hållas vid god hälsa och att kvinnor måste välja mellan att mista sina äkta män, söner, barnbarn eller att ännu försöka rädda dem från kriget.
Källor: Reuters, The Guardian, BBC