Proses pelaksanaan Pepera sendiri mulai dilaksanakan tanggal 24 Juli sampai dengan Agustus 1969. Petugas PBB yang mewakili Sekjen PBB adalah Dubes Bolivia, Fernando Ortiz Sanz bersama-sama 16 orang pengawas PBB lainnya. Mulanya PBB mengutus 50 orang staf ke Papua tapi jumlah ini kemudian dikurangi 25 orang, akhirnya hanya 16 orang anggota PBB yang ditugaskan, dan ini termasuk staf administrasi. PBB menyetujui untuk membatasi jumlah pejabatnya sehingga yang mengawasi Pepera memang dalam jumlah kecil. Jadi sangat tidak berdasar adanya anggapan bahwa PBB sebagai organisasi dunia mendapat tekanan dari Indonesia sehingga pengawas Pepera yang ditugaskan hanya 16 orang.
Tugas pengawasan dimulai pada tanggal 23 Agustus 1968, Ortiz Sanz tiba di Papua dan memulai perjalanannya 10 hari 3000 mil ke daerah melalui pesawat. Yang menemani dia seluruh tim 8 Pejabat resmi Indonesia yang dipimpin oleh Sudjarwo Tjondronegoro, perwakilan Jakarta untuk Papua. Setelah kembalinya, Ortiz Sanz menulis dalam suatu laporan untuk Sekjen PBB, U,Thant dan dia memuji pekerjaan Indonesia:“Pemerintah harus diberikan kredit atas kemajuan dalam pendidikan dasar, proses pembauran melalui pemakaian bahasa umum (Indonesia), pembangunan sekolah dan menunjukkan usaha-usaha pergaulan yang bersahabat” Dia juga menambahkan: “Kita mengetahui bahwa prinsip “satu orang satu suara” tidak dapat dilaksanakan di semua daerah Papua, karena kurangnya pengalaman luar dari penduduk. … Kita juga mengakui bahwa pemerintah Indonesia dimana memperlihatkan ketidakpastian tentang hasil-hasil musyawarah, akan mencoba, dengan semua maksud-maksud pembagian itu, mengurangi jumlah orang, perwakilan-perwakilan, dan lembaga-lembaga musyawarah.”
Dilaksanakan di 8 Kabupaten, yaitu Merauke, Jayawijaya, Paniai, Fakfak, Sorong, Manokwari, Biak dan Jayapura oleh 1026 anggota Dewan Musyawarah Pepera (DMP) mewakili jumlah penduduk Papua yang berjumlah 809.327 jiwa. DMP tersebut terdiri atas 400 orang mewakili unsur tradisional (Kepala Suku/Adat), 360 orang mewakili unsur daerah dan 266 orang mewakili unsur organisasi politik/organisasi kemasyarakatan. Hasil dari Pepera yang digelar di 8 Kabupaten Irian Barat (Papua), semuanya memilih dan menetapkan dengan suara bulat bahwa Papua merupakan bagian mutlak dari Republik Indonesia. Hasil tersebut disepakati dan disetujui dengan membubuhkan tanda tangan semua yang hadir dalam rapat Pepera tersebut. Ini menandai bahwa secara de facto masyarakat Papua memilih untuk berintegrasi dengan NKRI. Dengan dikeluarkannya Resolusi PBB nomor 2504 pada Sidang Umum PBB 19 November 1969, dengan 82 negara yang setuju, 30 negara abstain dan tidak ada yang tidak setuju, menunjukkan bahwa dunia Internasional sudah mengakui keabsahan Pepera 1969.
Pada saat memutuskan untuk menggelar Pepera tentunya PBB sudah memperhitungkan bahwa konsekuensi dalam dinamika berdemokrasi akan muncul pro dan kontra antara pihak yang menerima atau menolak hasil dari Pepera. Gugatan terhadap keabsahan Pepera 1969 yang selalu didengungkan oleh OPM hanyalah usaha mencari kambing hitam dengan berupaya menemukan celah sejarah yang dapat dimanfaatkan untuk kepentingannya. Pepera 1969 sudah dilaksanakan sesuai kondisi medan/wilayah dan perkembangan masyarakat yang tidak memungkinkan untuk dilaksanakan secara “one man, one vote”. Jika hal ini dipandang sebagai suatu kecacatan, tapi pada kenyataannya PBB melalui Resolusi No. 2504 telah menerima keabsahannya. Dunia Internasional pun secara mutlak menerima Pepera ditandai dengan tidak ada satupun negara yang menolak. Dalam konteks tersebut di atas resolusi yang dikeluarkan oleh PBB untuk mengakui hasil Pepera harus dianggap sebagai dokumen yang menentukan bahwa Pepera telah dilakukan (walaupun dengan sistem perwakilan) dan hasil Pepera diterima dengan baik sebagai suatu hal yang final.
Seperti di Timor-Timur dalam jajak pendapatnya menunjukan bahwa walaupun terjadi keberatan tentang penyelenggaraan jajak pendapat, ternyata PBB tetap pada pendiriannya bahwa rakyat Timor-Timur telah memilih untuk berpisah dengan Indonesia. Lebih lanjut pilihan ini diakui oleh masyarakat Internasional walaupun ada keberatan-keberatan yang dilakukan oleh berbagai pihak. Resolusi PBB No 2504 merupakan penegasan pengakuan PBB atas kedaulatan NKRI terhadap Papua, dan karena itu setiap upaya untuk memisahkan daerah tersebut dari NKRI merupakan penentangan terhadap hukum internasional yang berlaku, termasuk piagam PBB itu sendiri.
