Điều quan trọng đối với Nobel là giải thưởng được trao cho một "khám phá" và đó là "lợi ích lớn nhất cho nhân loại".[15]Theo quy định của di chúc, chỉ những người được chọn mới đủ điều kiện đề cử cá nhân cho giải thưởng. Những người này bao gồm các thành viên của các học viện trên khắp thế giới, các giáo sư y khoa ở Thụy Điển, Đan Mạch, Na Uy, Iceland và Phần Lan, cũng như các giáo sư của các trường đại học và tổ chức nghiên cứu được lựa chọn ở các quốc gia khác. Những người đoạt giải Nobel trước đây cũng có thể nhận đề cử.[16] Cho đến năm 1977, tất cả các giáo sư của Viện Karolinska cùng nhau quyết định giải Nobel Sinh lý học hoặc Y khoa. Năm đó, những thay đổi trong luật Thụy Điển đã buộc viện phải công khai bất kỳ tài liệu nào liên quan đến Giải thưởng Nobel, và việc thành lập một cơ quan độc lập về mặt pháp lý cho công việc của Giải thưởng được coi là cần thiết. Do đó, thành lập Hội đồng Nobel, bao gồm 50 giáo sư tại Viện Karolinska. Bầu ra Ủy ban Nobel với năm thành viên đánh giá những người được đề cử, Thư ký phụ trách tổ chức và mỗi năm có mười thành viên phụ trợ để hỗ trợ đánh giá các ứng cử viên. Năm 1968, một điều khoản đã được thêm vào là không quá ba người có thể chia sẻ giải thưởng Nobel.[17]

Đúng với nhiệm vụ, ủy ban đã chọn các nhà nghiên cứu làm việc trong lĩnh vực khoa học cơ bản thay vì những người đã có đóng góp trong khoa học ứng dụng. Harvey Cushing, bác sĩ giải phẫu thần kinh người Mỹ, tiên phong trong việc xác định được hội chứng Cushing, đã không được trao giải thưởng, cũng như Sigmund Freud, vì công trình phân tích tâm lý của ông thiếu các giả thuyết có thể thực nghiệm xác nhận.[18] Công chúng kỳ vọng Jonas Salk hoặc Albert Sabin nhận giải thưởng vì đã phát triển vắc-xin bại liệt, nhưng thay vào đó, giải thưởng lại thuộc về John Enders, Thomas Weller, và Frederick Robbins với phát hiện cơ bản rằng vi rút bại liệt có thể sinh sản trong tế bào khỉ, dù các chế phẩm trong phòng thí nghiệm đã giúp tạo ra vắc xin.[19]

Trong suốt thập niên 1930, thường xuyên có những người đoạt giải trong sinh lý học cổ điển, nhưng sau đó, lĩnh vực này bắt đầu phân chia thành các chuyên ngành. Những người đoạt giải sinh lý học cổ điển gần đây nhất là John Eccles, Alan Hodgkin, và Andrew Huxley vào năm 1963 vì những phát hiện của họ về "các sự kiện điện đơn nhất trong hệ thống thần kinh trung ương và ngoại vi."[20]