לאחר ניפוי ראשוני של רשימת המועמדים נוצרת רשימה של כמאתיים מועמדים לכל פרס. רשימה זו מועברת למומחים בתחומים השונים ולאחר תהליך ניפוי נוסף נותרת רשימה של כחמישים מועמדים. רשימה זו מוגשת בצירוף המלצות לגוף המחליט המתאים. כך למשל המליאה של פרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה, שבה חמישים חברים. חברי המליאה בוחרים את זוכי הפרס בהצבעה. תהליך זה מתבצע לצורך בחירת זוכי הפרסים השונים, בהבדלים מעטים.
בעוד שלא ניתן להציע לוועדת הפרס מועמדים שהלכו לעולמם, בשני מקרים אירע שזוכה הפרס הלך לעולמו בחודשים שבין הגשת המועמדות לבין ההכרזה של הוועדה (בחודש אוקטובר) על זכייתו של המועמד בפרס. כך הלך לעולמו זוכה פרס נובל לספרות בשנת 1931, אריק אקסל קרלפלט וזוכה פרס נובל לשלום, מזכ"ל האו"ם דאג המרשלד. החל משנת 1974 נוספה הדרישה כי הזוכה בפרס חייב להיות בין החיים בעת ההכרזה על הזכייה בחודש אוקטובר. במקרה אחד – ויליאם ויקרי, זוכה פרס נובל לכלכלה – הלך לעולמו לאחר הכרזת זכייתו, אולם בטרם הספיקו להעניק לו את הפרס. במקרה נוסף בשנת 2011 הלך לעולמו ראלף סטיינמן שלושה ימים לפני ההכרזה על פרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה. לוועדה לא נודע על מותו כך שהיא העניקה לו את הפרס בתום לב.
תהליך בחירה איטי ומורכב זה, עליו עמד אלפרד נובל, הוא שמעניק לדעת רבים את היוקרה והמעמד של פרס זה. למרות זאת, לאורך למעלה ממאה שנות הפרס, היו זוכים אשר עוררו חילוקי דעות ומנגד היו אישים בולטים בתחומם אשר לא זכו להכרה בפרס נובל.
בעבר הזוכים בפרס נובל היו מקבלים פרס כספי של 10 מיליון קרונות שוודיות (שווי ערך לכמיליון אירו), אולם ב-11 ביוני 2012 דווח, כי החל משנה זו יועמד סכום הפרס על שמונה מיליון קרונות, בשל הצורך לקצץ בהוצאות, עקב תשואות נמוכות על כספי הקרן בשנים שקדמו להחלטה זו. כשבתחום מסוים ישנם מספר זוכים, סכום הפרס הכספי מתחלק ביניהם.
הכרה בהישגים לאחר זמן.
הזמן החולף בין השלמת ההישג המוכר כבולט בתחומו ובין הענקת פרס נובל על הישג זה, משתנה מתחום לתחום. פרסי נובל בספרות מוענקים בדרך כלל על עבודת חיים של יצירה ספרותית נרחבת ולא על יצירה ספרותית בודדת ויוצאת דופן. לאור זאת, לא ניתן לטעון לשיהוי בתחום פרס זה.
הפרסים בתחומים המדעיים ניתנים להישגים אשר חשיבותם נבחנה לאורך זמן. במציאות, משמעות הדבר היא כי השיהוי שבין התגלית או ההישג המדעי לבין מועד הענקת הפרס הוא כ-20 שנה ואף הרבה יותר. לדוגמה, מחצית מפרס נובל בפיזיקה לשנת 1983 הוענקה לסוברהמניאן צ'נדראסקאר על מחקריו בתחום המבנה וההתפתחות של כוכבים, שאותם ביצע בשנות ה-30. החסרון הבולט בשיטת בחירה זו של זוכים היא שחלק מן המדענים הבולטים בהישגיהם, אינם מאריכים ימים כדי שמועמדותם תישקל בוועדת הפרס. לאלברט איינשטיין הוענק פרס נובל לפיזיקה בשנת 1921, שש עשרה שנה אחרי שנת הפלאות שבה הוא פרסם את מאמריו על תורת היחסות, התנועה הבראונית ואפקט הפוטואלקטרי, וזמן רב אחרי ההכרה הרחבה בגדולתו של איינשטיין. ההשהיה במתן הפרס נבעה ככל הנראה מכך שחברי הוועדה חששו להעניק פרס נובל על תורה (תורת היחסות) שהייתה עדיין שנויה במחלוקת. משום כך לבסוף הוענק לאיינשטיין הפרס לא על תורת היחסות אלא על האפקט הפוטואלקטרי. ארנסט רתרפורד היה מועמד מספר שנים רצופות לקבלת פרס נובל לפיזיקה (על פי סטיבן ויינברג לרתרפורד היו לפחות שלוש תגליות שכל אחת מהם לבדה הייתה ראויה לפרס נובל בפיזיקה) אך בגלל השיהוי בהחלטת הוועדה לחלוקת פרסי נובל לפיזיקה הוענק לו פרס נובל לכימיה.
מן העבר השני, פרס נובל לשלום מוענק לעיתים קרובות בתוך שנים ספורות מעת האירועים או ההישגים שעליהם ניתנת ההכרה בפרס. לדוגמה, יצחק רבין, שמעון פרס ויאסר ערפאת זכו בפרס נובל לשלום לשנת 1994, שנה אחת בלבד לאחר שחתמו על הסכמי אוסלו ובטרם נבחנה הצלחתם. דוגמה נוספת היא זכייתו של ברק אובמה בפרס נובל לשלום לשנת 2009 כמה חודשים לאחר שנבחר לנשיאות, עבור "מאמציו לחזק את הדיפלומטיה הבינלאומית ושיתוף הפעולה בין העמים", ובטרם רשמה כהונתו הישגים של ממש. משום כך, הוועדה הבוחרת ספגה ביקורת קשה על הבחירה עד כדי כך שהיא נאלצה לכנס מסיבת עיתונאים שבה היא הגנה בתוקף על הבחירה הזו.
הישגים שלא זכו בפרס.
מהטמה גנדי היה מועמד לקבלת פרס נובל לשלום ארבע פעמים בין השנים 1937 ו-1948, אולם לא זכה לקבל את הפרס. על פי מחקר שנעשה, נראה היה כי בשנת 1948 היה זוכה בפרס, אולם הוא נרצח טרם סיום הליך הבחירה. ועדת הפרס שקלה להעניק לו את הפרס אף לאחר מותו, אולם בסופו של דבר החליטה שלא להעניק את פרס נובל לשלום באותה שנה.
הכלל לפיו לא יוענק פרס בתחום בודד ליותר משלושה זוכים יצר בעיה במקרים שבהם הוענק הפרס לצוות מחקר שבו היו חברים יותר משלושה - באופן בלתי נמנע חלק מן החברים לא יוכרו כזוכים בפרס. לדוגמה, בשנת 2002 הוענק פרס נובל לכימיה לג'ון פן וקואיצ'י טנקה על פיתוח ספקטרומטר מסה לניתוח כימיית חלבונים, הכרה אשר התעלמה מהישגיהם של פרנץ הילנקאמפ ומיכאל קאראס מן המכון לכימיה תאורטית ופיזיקלית באוניברסיטת פרנקפורט.
האיסור על מתן הפרס לאישים שהלכו לעולמם, מונע הכרה בחברי צוות מחקר שנפטרו לפני הענקת הפרס. כך, הביופיזיקאית רוזלינד פרנקלין, שתגליותיה סיפקו את הבסיס להבנת מבנה ה-DNA בשנת 1953, הלכה לעולמה בשנת 1958, ארבע שנים בטרם פרנסיס קריק, ג'יימס ווטסון ומוריס וילקינס (שהיה שותפה של פרנקלין למחקר) זכו בפרס נובל לפיזיולוגיה ורפואה. את ההכרה שאינה ניתנת על ידי ועדת הפרס, נותנים לעיתים הזוכים עצמם. בטקס קבלת פרס נובל לכלכלה ציין דניאל כהנמן את חלקו של שותפו למחקר, עמוס טברסקי, שנפטר לפני ההחלטה על הענקת הפרס.
במקרים אחדים של הענקת הפרס לחוקרים על תגליות, התעלמה מתגליות דומות שנעשו על ידי אחרים עוד קודם לכן. לדוגמה, פרס נובל לכימיה לשנת 2000 על גילוי ופיתוח פולימרים מוליכים (בשנת 1977), התעלמה מתגלית מוקדמת בהרבה של פולימרים מורכבים מוליכים שנעשתה בשנת 1963.
תגלית מדעית חשובה ביותר שלא זיכתה את מנסחה בפרס נובל, היא תורת היחסות, של אלברט איינשטיין; איינשטיין זכה בפרס נובל בפיזיקה, אולם הפרס הוענק לו על הסבר האפקט הפוטואלקטרי.
פרס נובל לשלום.
פרס נובל לשלום מוענק בכל שנה לאנשים בעלי חזון שפעלו למען השלום והתגברו על מעגלי אלימות, עימותים, או דיכוי באמצעות הנהגה מוסרית. כמו כן, הפרס מוענק גם למנהיגי מדינות שנטשו את דרך המלחמה והחליפו אותה במשא ומתן במטרה להגיע לשלום או אישים שפעלו למען מטרות הומניטריות כמו זכויות אדם ומודעות סביבתית.
בניגוד לשאר פרסי נובל, המוענקים בסטוקהולם, בירת שוודיה, מוענק פרס נובל לשלום באוסלו, בירת נורווגיה, שם גם נמצא מרכז נובל לשלום. הדבר נעשה על פי קביעה מפורשת של נובל בצוואתו שוועדת הפרס תבחר על ידי הפרלמנט הנורווגי. לפי ועדת הפרס סיבה אפשרית להחלטתו של נובל לקבוע את נורווגיה כמרכז הפרס היא שבניגוד לשוודיה לא הייתה לנורווגיה מסורת מלחמתית.
היעדר פרס נובל במתמטיקה.
למרות שמה של המתמטיקה כמלכת המדעים קיימות מספר סיבות אפשריות בגללן לא הועיד נובל פרס על הישגים במתמטיקה. צוואתו של נובל עוסקת בפרסים על המצאות או תגליות שלהן התועלת הרבה ביותר לאנושות, לכן כנראה חשב על עידוד הישגים מעשיים ולא תאורטיים. ייתכן שהסיבה שלא מוענק פרס במתמטיקה היא כיוון שמתמטיקה לא נחשבה כתחום מדעי מעשי כתחומים האחרים אשר בהם מוענק הפרס. סיבה אפשרית אחרת היא כי בעת שנובל כתב את צוואתו היה כבר בנמצא פרס יוקרתי לעוסקים בתחום זה - הפרס הסקנדינבי למתמטיקאים. אחת השמועות הידועות, אך חסרות הביסוס, היא שנובל לא רצה כי המתמטיקאי השוודי הנודע מיטַג-לפְלר יזכה בפרס, כיוון שניהל רומן עם הפילגש של נובל (נובל לא נישא מעולם) או בגרסה אחרת שנובל היה מאוהב במתמטיקאית הרוסייה סופיה קובלבסקי, והיא הייתה מאוהבת במיטַג-לפְלר, ולכן הוא החליט שפרס נובל לא יוענק למתמטיקאים.
מספר מתמטיקאים זכו בפרס נובל בשטחי עשייה אחרים. זוכים רבים בפרס נובל לפיזיקה היו גם מתמטיקאים, וזאת מכיוון שעיסוק בפיזיקה דורש יכולות מתמטיות גבוהות, ולעיתים אף יש צורך בפיתוח כלים מתמטיים חדשים. בקטגוריה זו ניתן למנות, בין היתר, את אלברט איינשטיין (1924), פול דיראק (1933), ריצ'רד פיינמן (1965), מקס בורן וולתר בותה (זכו במשותף ב-1954).
גם בין הזוכים בפרס נובל כלכלה נמנים מתמטיקאים רבים, שוב עקב הצורך ביכולות מתמטיות גבוהות והצורך לפיתוח כלים חדשים. בין המתמטיקאים הבולטים שזכו בפרס זה ניתן למנות את קנת' ג'. ארו (1972), לאוניד קנטורוביץ' (1975), ג'ון פורבס נאש (1994), קלייב גריינג'ר (2003), ישראל אומן ותומאס שלינג (2005).
ארבעה מתמטיקאים זכו בפרסי נובל שאינם בתחומי הפיזיקה או הכלכלה.
חוזה אצ'גראי, שהיה פרופסור למתמטיקה באוניברסיטת מדריד, זכה בפרס נובל לספרות בשנת 1904. לזכייתו לא היה קשר ישיר לעבודתו כמתמטיקאי, אך חוקרי ספרות טוענים כי המבנים במחזות שחיבר מושפעים ממספר רעיונות מתמטיים.
ברטרנד ראסל זכה בפרס נובל לספרות (1950). ועדת הפרס ציינה בנימוקיה כי הפרס הוענק לו עבור כתביו המהווים “ניצחון לאידיאלים האנושיים ולחופש המחשבה”. בין כתבים אלה מוזכרים “יסודות הגאומטריה” (1897), “סקירה ביקורתית של הפילוסופיה של לייבניץ” (1900), “יסודות המתמטיקה” – היצירה המונומנטלית שכתב יחד עם וייטהד בין 1910 ל-1913 “מבוא לפילוסופיה מתמטית” (1919), ומספר ספרים שעוסקים בלוגיקה, יחד עם עוד כתבים רבים בתחומים רבים נוספים.