Labour-leder Jeremy Corbyn fremmet mistillitsforslaget mot statsministeren. Avstemningen vil finne sted onsdag klokken 19 lokal tid.
Får opposisjonen flertall, betyr det at Storbritannia kan bli kastet ut i valgkamp så tidlig som onsdag kveld.
– Dette er det største tapet noen regjering har lidd i dette huset siden 1920-tallet. Det er et katastrofalt nederlag for regjeringen, sa Corbyn etter brexitavstemningen.
– Overlever mistillit
Statsministeren inntok en forsonende tone etter brexitfadesen i Parlamentet. Hun lovet tverrpolitiske sonderinger i forsøket på å stable sammen en ny avtale. Selv forventer hun å komme seirende ut av mistillitsavstemningen, ifølge nyhetsbyrået AFP.
Det nordirske unionistpartiet DUP og Mays egne partifeller i Det konservative parti var innbitte motstandere av Mays nå havarerte brexitavtale, men partiene ønsker imidlertid ikke en Labour-regjering. Dermed har regjeringen gode sjanser til å overleve mistillitsforslaget.
Flere representanter tvitret tirsdag bilder fra nei-lobbyen, rommet i Parlamentet der representantene går inn i for å stemme mot et forslag. Det var fylt til randen.
Knusende kritikk
Men til tross for at Mays regjering ikke ser ut til å være særlig truet av mistillitsforslaget, har britiske mediers dom over Mays brexitavtale med EU vært knusende. «En komplett ydmykelse», skriver Daily Telegraph. «Brextinct», skriver Sun. «No deal, no hope, no clue, no confidence», lyder dommen fra Daily Mirror.
Hva som skjer videre, er fullstendig i det blå. Den uavklarte situasjonen har fått frykten til å øke for «no deal», det vil si et kaotisk scenario der Storbritannia krasjer ut av EU uten å ha noen avtale på plass.
– Med kveldens avstemning har risikoen økt for en uordnet uttreden, advarer EU-kommisjonens president Jean-Claude Juncker.
– Tida er nesten ute, sier han.
Pessimistisk Macron
Frankrikes president Emmanuel Macron sier på sin side at han ikke tror at EU kan reforhandle en ny avtale med Storbritannia.
– Jeg tror virkelig ikke på dette fordi vi allerede har strukket oss så langt vi kunne. Britiske ledere må finne ut av dette selv, og jeg ønsker dem lykke til, sa Macron.
Utenriksminister Ine Eriksen Søreide (H) uttaler at Norge er godt forberedt på et «no deal»-scenario.
– Men det er fortsatt mulig å få flertall for en løsning som innebærer at Storbritannia forlater EU med en avtale, sier hun.
LES OGSÅ: Massivt nei til brexit-avtalen