Statsministern gjorde ett G20-topputtalande och vägrade att ge en "löpande kommentar" eller "avslöja vår hand i förtid".
Hon talade i Commons efter Australien och Storbritannien började "preliminära diskussioner" om ett nytt handelsavtal.
Australiens handelsminister Steven Ciobo förutspådde ett avtal mellan länderna "när tiden är rätt".
Men med tanke på att Förenade kungariket inte kunde underteckna avtal medan det fortfarande var i Europeiska unionen sade han att ett avtal inte skulle kunna bli verklighet förrän Förenade kungariket lämnade EU om två och ett halvt år.
Australien har öronmärkts som den första potentiella nya handelspartnern för Storbritannien när landet lämnar EU.
Hon talade till parlamentsledamöter och sade att Indien, Mexiko, Sydkorea och Singapore också var angelägna om att undanröja handelshinder.
Hon lovade att "tänka igenom frågorna på ett nyktert och genomtänkt sätt", och tillade: "Så vi kommer inte att fatta beslut förrän vi är redo. Vi kommer inte att avslöja vår hand i förtid och vi kommer inte att ge en löpande kommentar om varje vridning och vändning av förhandlingarna."
Under sitt anförande uppmanades May att redogöra för vad regeringen ville uppnå genom Brexit-förhandlingarna, där SNP:s Westminster-ledare Angus Roberton frågade: "Förväntar hon sig på allvar att kunna hålla ut i åratal och inte bekräfta om hon vill att Storbritannien ska förbli medlem av den inre marknaden?"
Arbetarledaren Jeremy Corbyn sa att det var "oklart" vad regeringen "försökte göra".
Han anklagade May för att stödja "frihandelsdoktrinen" snarare än en politik som " värderar de mänskliga rättigheterna och den mänskliga värdigheten".
Labourledaren ställdes senare inför uppmaningar att klargöra om han stödde Storbritanniens fortsatta medlemskap i EU:s inre marknad.
Enligt Corbyn skulle Förenade kungarikets Brexit-förhandlingar syfta till att säkra "full tillgång till den inre marknaden" för varor och tjänster.
Men en talesman för Labourledaren sade att Corbyn hade kämpat mot aspekter av den inre marknaden och skulle motsätta sig ett avtal som innehöll "aspekter av den befintliga arkitekturen" som var skadligt för arbetstagare och offentliga tjänster.
Frågade om Corbyn ville att Storbritannien skulle förbli fullvärdig medlem av EU:s inre marknad sade talesmannen att det fanns en fråga om vad "medlemskapet till den inre marknaden" egentligen innebar.
Labour MP och Remain kampanjledare Chuka Uvanna krävde klarhet från sitt parti, säger: "Arbetskraft bör kämpa för att Storbritannien ska stanna kvar på den inre marknaden, inte blunda för dess fördelar."
Regeringen planerar inte att inleda den formella tvååriga brexitprocessen genom att tillämpa artikel 50 i Lissabonfördraget förrän tidigast i början av nästa år.
Brexit-minister David Davis har förutspått att en "runda av globala handelsavtal" kommer att förhandlas fram "fullständigt" inom 12–24 månader, vilket kommer att träda i kraft när Storbritannien lämnar EU.
När Ciobo talade till BBC Radio 4's Today-programmet efter att ha träffat den brittiske handelsministern Liam Fox, sade han att den brittiska-Australien-affären bara kunde ske "när tiden är rätt", och tillade att det hade varit "bra anpassning" mellan de två sidorna.
"Tajmingen runt som i många avseenden kommer att dikteras av Storbritannien", sade han.
"De diskussioner som förs med EU, deras karaktär, deras längd är ännu inte fastställd."
På grundval av Storbritannien som utlöser den tvååriga artikel 50-processen för att lämna EU under första halvåret 2017, sade han att en sådan överenskommelse skulle vara "minst två och ett halvt år ledig".
Formella förhandlingar skulle behöva vänta tills Brexit hade avslutats, men Ciobo sade att "preliminära diskussioner om hur ett handelsavtal mellan Australien och Storbritannien skulle kunna se ut" redan ägde rum.
Han sade att Australien skulle vara "väl och verkligt invecklat i förhandlingarna" om sitt pågående avtal med EU under tiden, med formella samtal som ska inledas nästa år.
Förenade kungariket har inga egna utbildade handelsförhandlare, eftersom det inte kan underteckna avtal medan en EU-medlem - och Ciobo sade att han hade erbjudit sig att låna ut australiska experter till Förenade kungariket för samtalen.
Större export från Australien till Storbritannien inkluderar bly, guld, alkoholhaltiga drycker och pärlor och ädelstenar.
Går åt andra hållet, enligt statliga siffror från 2014, Storbritanniens främsta export till Australien inkluderar läkemedel och läkemedel, vetenskapliga instrument, kläder tillbehör och elektriska maskiner.
Efter sitt möte i London enades Fox och Ciobo om att tjänstemän skulle träffas två gånger om året för att diskutera parametrarna för vad båda sidor sade att de hoppades skulle bli ett "ambitiöst och omfattande" avtal.
I ett gemensamt uttalande tillkännagav de inrättandet av en arbetsgrupp för att diskutera områden för ömsesidigt samarbete, inklusive framtida investeringsmöjligheter.
Arbetsgruppens första möte kommer att hållas i Australien i januari.
Förutom att överväga bilaterala förbindelser kommer kommissionen att undersöka relevanta internationella handelsnormer, inklusive Världshandelsorganisationens regler.
"Vi vill att arbetsgruppen ska gå vidare med en agenda som kommer att garantera en snabb övergång till förhandlingar om frihandelsavtal när Storbritannien formellt har slutfört sina förhandlingar för att lämna EU", sade de två männen.
Theresa May sade att Storbritannien kunde bli "den globala ledaren i frihandel" som hon mötte samtal för att klargöra regeringens vision efter Brexit.