Protesty przybrały na sile po 1989 r. W 1990 r., równolegle z pierwszymi wyborami samorządowymi, zorganizowano referendum lokalne w tej sprawie. Poprzedziły je szeroko zakrojone akcje ulotkowe i plakatowe gdańskich organizacji sprzeciwiających się budowie elektrowni. W ramach tej inicjatywy propagandowej w dużym stopniu wykorzystywano łatwe w odbiorze (ale nieprawdziwe) stwierdzenia o planach montażu w Żarnowcu reaktora identycznego z wykorzystywanym w Czarnobylu, o „głębinowych ruchach tektonicznych”, które miałyby doprowadzić do zerwania wałów górnego zbiornika elektrowni szczytowo-pompowej i zalania elektrowni jądrowej, czy też o nieuchronnym skażeniu radioaktywnym jeziora wynikającym z zastosowania otwartego układu chłodzenia. W referendum wzięło udział 44,3% uprawnionych do głosowania, z których 86,1% głosowało przeciw budowie, a 13,9% – za.
Ze względu na zbyt małą frekwencję referendum nie było prawnie wiążące i budowa elektrowni trwała nadal, co wywołało kolejną, jeszcze ostrzejszą od poprzednich, falę protestów społecznych, w których – w odróżnieniu od akcji z 1988 – uczestniczyła przede wszystkim ludność miejscowa.