La Fundéu indica que tanto voto de protesta como voto protesta son expresiones válidas.
En los medios de comunicación es habitual encontrar frases como «El voto de protesta es una de las diversas formas de resistencia social y política», «Hay sectores que instan al voto protesta como una forma de demostrar la disconformidad con la propuesta de los partidos» o «La ausencia de voto-protesta este año fue un fenómeno nuevo en Rusia».
Tanto voto protesta como voto de protesta son adecuadas y no presentan diferencias de significado, sino de construcción: en el primer caso, de protesta es complemento del nombre, mientras que, en el segundo, protesta actúa como un sustantivo en aposición (al igual que en canción protesta, entre otras).
Tal como señala la Gramática académica, es posible combinar dos sustantivos de modo que el segundo de ellos exprese la función del primero, como hombre anuncio o buque escuela. En el caso de voto protesta, el segundo elemento expresa el objetivo del voto, de modo similar al giro ya asentado canción protesta, por lo que puede considerarse válido.
En el caso de que se opte por esta última forma, ampliamente asentada, no es apropiado interponer un guion entre las dos palabras (voto-protesta) y no es necesario destacar la expresión en cursivas ni entrecomillarla («voto protesta»).
Así, los dos primeros ejemplos son válidos, mientras que en el tercero lo recomendable habría sido prescindir del guion.
Esto mismo es extensivo a las expresiones voto de castigo y voto castigo.