Prisen består av en medalje, et diplom og en pengesum. Medaljen er i gull (inntil 1979 i 23 karat, deretter i 18 karat) og er 66 mm i diameter. På adversen bærer medaljen Alfred Nobels venstrevendte portrett. Til venstre står innskriften «ALFR • / NOBEL» over to linjer og til høyre over seks linjer innskriften «NAT• / MDCCC / XXXIII / OB • / MDCCC / XCVI» (Nobels fødselsår 1833 og dødsår 1896). Reversen bærer et motiv der en kvinnefigur med en dokumentrull avslører en annen kvinnefigur med overflødighetshorn. Figurene representerer vitenskapen og naturen. Motivet er flankert av den sunkne innskriften «NATURA» til venstre og «SCIENTIA» til høyre. Det hele er omgitt av omskriften «INVENTAS • VITAM • IUVAT EXCOLUISSE • PER • ARTES» i øvre bue og «REG • ACAD • SCIENT • SUEC •» i nedre bue. Innskriften i øvre bue er et sitat fra Vergils verk Æneiden: «inventas vitam juvat excoluisse per artes», som betyr «og de som forbedret livet på jorden med sine nyvunnede ferdigheter»." Innskriften i nedre bue er latin for Kungliga Vetenskapsakademien, som plukker ut prisvinneren. Medaljen er utformet av Erik Lindberg i 1902.