На 2 октомври 1870 г. жителите на Рим и римските провинции гласуват на плебисцит за бъдещето си. Едва дванадесет дни по-рано италианските войски са пробили стените при Порта Пиа и са сложили край на светската власт на папата. Бюлетината пита дали искат обединение с Италия „под конституционната монархия на крал Виктор Емануил II и неговите наследници“. Резултатът е категоричен: 133 681 гласа „за“ срещу 1507 „против“, а в самия Рим — 40 785 „за“ и 46 „против“.

Плебисцитът става възможен след рязка промяна в международната обстановка. От 1864 г. френски войски пазят папската власт в Рим, но през септември 1870 г. Франция е въвлечена във войната с Прусия. След поражението на Наполеон III и падането на Втората империя французите се изтеглят и Италия получава шанс да завърши обединението си. На 20 септември италианската армия под командването на генерал Рафаеле Кадорна атакува градските стени. Пробивът е близо до Порта Пиа. Папската армия оказва кратка съпротива, след което е договорена капитулация. Така приключва повече от хилядолетното съществуване на Папската държава като значима териториална сила.

Идеята Рим да бъде столица на обединена Италия е изказана много преди войските да влязат в града. През март 1861 г. министър-председателят Камило Бенсо ди Кавур заявява пред парламента: „Рим, само Рим, трябва да бъде столицата на Италия.“ Според него градът не е просто исторически център, а място, чието значение надхвърля границите му.

На 2 октомври 1870 г. обаче Рим не е формално обявен за столица. Гласуването потвърждава присъединяването на града и римските провинции към Италия. Кралски декрет от 9 октомври обявява териториите за неразделна част от кралството, а парламентът одобрява резултата със закон от 31 декември. Юридическото преместване на столицата става с отделен закон от 3 февруари 1871 г. Дотогава столица е Флоренция, която заема тази роля след Торино. Правителството и държавните институции се преместват в Рим през същата година, а от юли градът вече функционира като столица.

Новата столица започва живота си в сгради, създадени за предишната власт. Крал Виктор Емануил II се настанява в Квиринала — дотогава папска резиденция. Камарата на депутатите е разположена в Монтечиторио, бивше седалище на църковни съдилища, а Сенатът заема Палацо Мадама. Пий IX не признава нито плебисцита, нито присъединяването. Така на 2 октомври 1870 г. Италия печели своя символичен център, но започва дълъг конфликт между италианската държава и Светия престол. Той приключва едва през 1929 г. с Латеранските договори и създаването на държавата Ватикан.