1960년 3월 15일 정·부통령선거는 대대적이고 노골적인 선거부정 속에서 치러졌다. 선거일 이전부터 민주당 추천 선거위원과 참관인들에 대한 납치와 폭행, 또는 매수가 자행되었다. 선거 당일 투표소에서도 민주당 참관인들은 입장을 거부당하거나 폭행·축출 당하는 사례가 빈번했다. 자유당 완장부대와 반공청년단원 및 신원을 알 수 없는 괴한들이 경찰의 묵인 하에 유권자와 취재기자까지 폭행했다. 사전투표와 3인조 공개투표, 시간제 투표, 대리투표, 무더기 투표가 곳곳에서 자행되었고, 많은 기표소가 안에서 보이거나 가림막이 찢어져 비밀투표가 보장되지 않았다. 번호표가 나오지 않아 방장이나 동사무소로 몰려와 항의하는 유권자들도 있었다. 부정행위에 대한 시정요구가 받아들여지지 않고, 참관인을 비롯하여 민주당원에 대한 테러로 계속해서 부상자가 발생하자 민주당 지방당에서는 독자적으로 선거포기를 발표했다. 결국 민주당 중앙당은 선거 종료 30분을 앞둔 오후 4시 30분 ‘3·15 선거 불법·무효’를 선언했다. 이에 대해 정부·여당은 민주당의 선거 불법·무효선언은 법적인 효력이 없으며, 국민의 주권행사에 대한 심판결과를 거부하는 행위라고 비난하였다.

한편 마산에서는 오후 2시 무렵 민주당원들이 부정선거 규탄시위를 감행했다. 평화적인 시위행진에 수천 명의 군중들이 호응했다. 경찰은 민주당 간부진을 강제로 연행했고, 시민들은 오후 6시 무렵에야 해산했다. 밤이 되자 학생과 시민들이 마산시청과 파출소 등지에 모여들었다. 시위는 동시 다발적으로 이루어졌다. 시위대를 해산하기 위해 경찰은 소방차를 동원해 물을 뿌렸고 이에 대항하여 시위대는 돌을 던졌다. 경찰은 최루탄과 공포를 발사하다가 오후 8시 무렵 실탄을 발사했다. 경찰의 발포로 많은 사상자가 발생했다. 시내는 정전상태였고, 북마산파출소에서는 화재가 발생했다. 시위대는 무학국민학교 앞길로 모였다. 밤 10시가 넘어서자 도경 진압부대가 도착했다. 경찰은 다시 공격태세로 전환하여 최루탄과 실탄을 발사했다. 시위대는 돌, 막대기, 유리병 등을 던지며 맞섰으나 역부족이었다. 밤 11시 무렵 시위는 진압되었고, 마지막까지 버티던 일부 시위대도 새벽 2시 30분경에는 경찰에 의해 체포되거나 도망쳤다. 경찰은 시위대 이외에도 시위에 참가하지 않은 시민들까지 무차별적으로 연행했다. 연행된 이들은 감금된 채 고문을 당하기도 했다.