No habrá proyecciones tras el cierre de las urnas y los resultados se conocerán a partir de la madrugada del viernes, aunque los datos definitivos no se esperan para antes de las 06:00 horas (05:00 GMT).
Los locales cerraron a las 21:00 GMT. Los votantes tenían que responder a una única pregunta: "¿Debería ser Escocia un país independiente?" Las opciones son "sí" o "no".
Los resultados del referéndum se siguen con expectación en toda la Unión Europea (UE), donde podrían tener un impacto clave, y en el mundo. "Espero que Reino Unido siga junto", escribió en Twitter el presidente estadounidense, Barack Obama.
Casi 4.4 millones de personas (el 97 por ciento del censo) se registraron para acudir a las urnas en 32 distritos, lo que constituye la mayor masa electoral hasta ahora en Escocia.
Las autoridades electorales en Edimburgo aguardaban una participación sin precedentes en la historia de Escocia, superior al 90 por ciento.
Ya desde antes de la apertura a las 07:00 horas se formaron colas frente a algunos de los 2,608 locales electorales. Entre los asistentes había jóvenes con uniforme escolar, ya que pueden votar los mayores de 16 años.
El último sondeo de YouGov publicado el miércoles daba una mínima ventaja al "no" a la independencia con un 52 por ciento, frente al 48 por ciento que la apoya.
El jefe de gobierno escocés, Alex Salmond, que lidera la campaña separatista, fue uno de los primeros en votar en el pueblo de Strichen, condado de Aberdeen, en el noreste de Escocia.
Por su parte, el ex primer ministro británico Gordon Brown, una de las principales caras del "no", también acudió a votar en Queensferry, cerca de Edimburgo.
Las emociones están a flor de piel entre ambos bandos y ha habido incluso enfrentamientos violentos entre ciudadanos. Los incidentes han generado el temor de que la división de la sociedad escocesa sea profunda, gane quien gane.
En las horas previas a la apertura de las urnas, el máximo dirigente de la Iglesia de Escocia llamó a ambas partes a votar "con la cabeza fría y los corazones tranquilos".
Votantes consultados en Edimburgo reconocieron que perder será difícil para cualquiera de las dos partes. "Pondrá a prueba nuestro espíritu democrático", señaló a dpa el periodista retirado John Knox en el barrio de Newington, en Edimburgo. "Una de las partes tendrá mucha dificultad para digerirlo mañana por la mañana".
"Pienso que tenemos que levantarnos mañana y sacar lo mejor de esto, sea lo que sea", añadió por su parte Jeanette Campbell, una partidaria del "sí", de 45 años.
En algunos casos, las papeletas tienen que ser transportadas para el recuento desde islas lejanas como las Hébridas o las Orcadas por barco, avión o helicóptero. Luego habrá una segunda revisión de los datos en Edimburgo.
Escocia cuenta con una autonomía parcial, pero de ganar el "sí" se convertirá en un país independiente a partir de marzo de 2016. El primer ministro británico, David Cameron, ha sido muy criticado por su actitud frente al movimiento independentista. Se lo acusa de no haber tomado suficientemente en serio el peligro de una separación y por ofrecer a último minuto una mayor autonomía a Escocia si rechaza la independencia, medida que generó malestar en parte de Inglaterra. (DPA)