Статья 138. К ведению Автономной Республики Крым относится:
2. организация и проведение местных референдумов

Поэтому малопонятна и неадекватно выглядела реакция ВР Украины, указывающая на не легитимность проведения такового.
Другой вопрос – что делать с его результатами?
Юридически решения референдума, в данном случае, будет лишь опросом общественного мнения,
так как права на выполнение принятых на нем решений у местной власти нет.
Это однозначно зафиксировано в конституции Украины:

Статья 2.    Территория Украины в пределах существующей границы целостна и неприкосновенна, 

Статья 135. Нормативно - правовые акты Верховной Рады Автономной Республики Крым и решения Совета министров Автономной Республики Крым 
                 не могут противоречить Конституции и законам Украины 

Так что право на проведение референдума у АК есть, а вот права воплотить его решения в жизнь – нет.
С другой стороны, очень некорректны поставленные на этот референдум вопросы. Для тех граждан, которые бы желали сохранения нынешнего статуса Крыма не предусмотрено никакого возможного ответа. При такой постановке вопросов говорить о демократичности этого мероприятия было бы лицемерием.
В отличие от граждан Украины, проживающих в АК, у граждан, с пропиской в Севастополе нет даже прав на проведение подобного референдума.
Референдум, проводимый в Севастополе нелегитимен по всем параметрам.