Der Ablauf einer klinischen Studie unterliegt einer strengen internationalen Standardisierung. Vor Beginn der Studie wird in einem Studienprotokoll die Zielsetzung der Studie formuliert und das genaue Vorgehen festgelegt. Außerdem werden Sicherungen für eventuelle Risiken für eingeschlossene Patienten und Patientinnen erarbeitet. Der Studienentwurf muss daraufhin von der zuständigen Ethikkommission genehmigt werden.
Auch an das wissenschaftliche Vorgehen werden hohe Anforderungen gestellt. Beispielsweise ist es bei vergleichenden Therapiestudien sehr wichtig, dass genügend und vergleichbare Menschen teilnehmen. Die genau erforderliche Teilnehmerzahl muss ein Mathematiker errechnen. Um Verzerrungen zu vermeiden, werden die Teilnehmenden i.d.R. nach dem Zufallsprinzip in verschiedene Gruppen eingeteilt (Randomisierung). Vor der Teilnahme an einer Studie müssen die Patientinnen und Patienten ausführlich informiert werden und eine Einverständniserklärung unterzeichnen.
Klinische Studien sind wie folgt klassifiziert: In Phase I wird eine Therapie erstmals am Menschen angewandt und deren Verträglichkeit untersucht. Im nächsten Schritt, der Phase II, werden die gewonnenen Erkenntnisse an einer größeren Patientengruppe überprüft mit dem Ziel, die optimale Dosierung für die neue Behandlung zu ermitteln. In der Phase-III-Studie wird anschließend an einem großen Patientenkollektiv ermittelt, ob der neue Wirkstoff oder das neue Verfahren der etablierten Behandlung tatsächlich überlegen ist.