Laureaci nagrody są wybierani przez Zgromadzenie Noblowskie Instytutu Karolinska, w skład którego wchodzi 50 profesorów tej instytucji. Ciałem wykonawczym Zgromadzenia jest Komitet Noblowski, który składa się z pięciu członków wybranych przez Zgromadzenie. Nominacja i selekcja kandydatów zaczyna się, we wrześniu roku poprzedzającego nadanie nagrody, przez wysłanie przez Komitet zaproszeń do nominacji do około 3000 profesorów z różnych światowych instytucji naukowych, poprzednich laureatów nagrody i członków Zgromadzenia. Nikt nie może nominować siebie samego. Z końcem stycznia następnego roku upływa termin nominacji, a w lutym Komitet zawęża liczbę nominowanych. Następnie od marca do maja zasięga się opinii wybranych ekspertów, by we wrześniu przedstawić Zgromadzeniu pisemny raport z rekomendowanymi kandydatami. Rekomendacje dyskutuje się na dwóch kolejnych zebraniach Zgromadzenia, które w październiku wybiera ostatecznych laureatów drogą głosowania większościowego. W tym samym miesiącu ogłasza się nazwiska laureatów. Nazwiska nominowanych, jak i nominujących, a także opinie i przebieg wyborów pozostają utajnione (klauzula tajności dotyczy zarówno kontaktów publicznych, jak i prywatnych) przez następne 50 lat.