Для каждой из пяти премий назначена организация, которая отвечает за свое направление. Так, премии по физике и химии присуждает Шведская королевская академия наук, премию по физиологии и медицине – Каролинский институт, премию по литературе – Шведская академия, а премию мира – Норвежский нобелевский комитет, специально созданный для этой цели в 1897 году. В каждой из этих организаций работает отдельный Нобелевский комитет, который выбирает лауреата в своей области.
Вся процедура выбора лауреата премии состоит из нескольких стадий и суммарно занимает более года. Для первоначального определения номинантов примерно трем тысячам наиболее авторитетных исследователей в каждой области отправляются запросы на выдвижение кандидатов (списки номинантов и номинаторов хранятся после этого в запечатанном виде и не разглашаются в течение пятидесяти лет). Из полученного списка выбираются около двухсот ученых, которые были упомянуты хотя бы несколько раз, после чего каждый комитет отправляет работы этих ученых на оценку специально выбранным экспертам, которые сокращают списки примерно до 15 имен. На основании полученных отзывов Нобелевский комитет составляет сообщение, которое подается в Шведскую королевскую академию наук, где происходит несколько заседаний, после чего проходит окончательное голосование.
Начинается весь этот процесс в сентябре года, предшествующего вручению премий, спустя 13 месяцев в октябре объявляются лауреаты, а потом в декабре – вручается сама премия.
Решения Нобелевских комитетов не раз вызывали споры и недоумения общественности. Чаще всего подобные споры касались премий мира (например, активно обсуждалась премия Бараку Обаме, который был номинирован сразу после того, как стал президентом) и премий по литературе и соответствие лауреатов официальным критериям присуждения премии.