সর্বোচ্চ তিনজন বিজয়ী ও দুইটি ভিন্নধর্মী কাজকে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কারের জন্য মনোনীত করা হয়। অন্যান্য নোবেল পুরস্কারের তুলনায় পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার প্রদানের জন্য মনোনয়ন ও নির্বাচন বেশ দীর্ঘ ও কঠোর প্রক্রিয়ায় করা হয়ে থাকে। মূলত এ কারণেই দীর্ঘদিন ধরে পদার্থবিজ্ঞানের সবচেয়ে মর্যাদাপূর্ণ পুরস্কার হিসেবে এর গুরুত্ব বৃদ্ধি পেয়েছে। 

দ্য রয়েল সুইডিশ একাডেমি অব সায়েন্সেস কর্তৃক নির্বাচিত পাঁচজন সদস্যের একটি বিশেষ নোবেল কমিটি পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল বিজয়ীদের নির্বাচিত করে থাকে। সেপ্টেম্বরে এর প্রথম ধাপ শুরু হয়। নির্বাচিত বিশ্ববিদ্যালয়ের প্রফেসর, পদার্থবিজ্ঞান ও রসায়নে নোবেল বিজয়ী এরকম প্রায় ৩০০০ মানুষের কাছে প্রার্থী মনোনয়নের জন্য গোপনীয় ফর্ম প্রেরণ করা হয়। পরের বছর ৩১ জানুয়ারির মধ্যে পূরণ করা নমিনেশন ফর্মগুলো নোবেল কমিটির কাছে পৌঁছায়। বিশেষজ্ঞরা যাচাই-বাছাই ও আলাপ আলোচনা করে ১৫ জনের মতো প্রার্থীকে নির্বাচিত করেন। কমিটি একটি চূড়ান্ত প্রতিবেদন তৈরির মাধ্যমে এই সুপারিশকৃত নামগুলো একাডেমির কাছে পেশ করে। একাডেমির পদার্থবিজ্ঞান শাখায় এ নিয়ে আরও আলাপ আলোচনা শেষে সংখ্যাগরিষ্ঠের ভোটে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল বিজয়ীকে চূড়ান্তভাবে নির্বাচিত করা হয়।

প্রার্থীদের নাম কখনোই প্রকাশ্যে ঘোষণা করা হয় না, তাদের যে নোবেল পুরস্কারের জন্য বিবেচনা করা হয়েছে, সেটাও কখনো তাদের জানানো হয় না। মনোনয়নের সব দলিলপত্র পঞ্চাশ বছরের জন্য সিলগালা করে রাখা হয়। যদিও কাউকে মরণোত্তর মনোনয়ন দেয়ার বিধান নেই, পুরস্কার প্রদান কমিটির সিদ্ধান্ত গ্রহণ (সাধারণত অক্টোবরে) ও পুরস্কার প্রদান অনুষ্ঠানের (ডিসেম্বর) মাঝে কেউ যদি মৃত্যুবরণ করেন, তবুও তিনি পুরস্কৃত হতে পারেন। ১৯৭৪ সালের পূর্বে, মনোনয়ন পাওয়ার পর যদি কোনো প্রার্থী মৃত্যুবরণ করতেন, তিনি মরণোত্তর পুরস্কারের জন্য বিবেচিত হতে পারতেন। 

পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার পাওয়ার জন্য কৃতিত্বপূর্ণ আবিষ্কারকে "সময়ের পরীক্ষায়"-ও উত্তীর্ণ হতে হয়। এর ফলে আবিষ্কার ও পুরস্কারপ্রাপ্তির মধ্যে ২০ বছর বা তার চেয়েও অনেক বেশি ব্যবধান থাকতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, সুব্রহ্মণ্যন চন্দ্রশেখর নক্ষত্রমণ্ডলের গঠন ও বিবর্তন নিয়ে তার ত্রিশের দশকে করা গবেষণার জন্য দীর্ঘ প্রায় পঞ্চাশ বছর পর, ১৯৮৩ সালে যুগ্মভাবে নোবেল পুরস্কার লাভ করেন। এই পদ্ধতিগত জটিলতার কারণে অনেক বিজ্ঞানীই তাদের জীবদ্দশায় কাজের স্বীকৃতি পান না। বেশ কিছু গুরুত্বপূর্ণ বৈজ্ঞানিক আবিষ্কার কখনোই নোবেল পুরস্কারের জন্য বিবেচিত হয়নি, কারণ আবিষ্কারের প্রভাব সমাদৃত হওয়ার আগেই আবিষ্কারক মৃত্যুবরণ করেছেন। 

পুরস্কারের অর্থ
অনুষ্ঠান
মনোনয়ন ও নির্বাচন
সনদ