La primera fase del procedimiento es el depósito de una solicitud de patente en la Oficina Receptora de un país miembro del PCT o invitado. Dicha solicitud debe indicar la voluntad de utilizar el procedimiento PCT. Como primera ventaja del procedimiento, la solicitud sólo se presentará en un único idioma, pese a tener validez en todos los países elegidos donde se busca la protección (por defecto todos los firmantes, aunque se puede retirar la elección de Alemania, Rusia y la República de Corea)

La Oficina Receptora envía la solicitud a una Administración Internacional de Búsqueda (ISA) que realiza la búsqueda en el estado del arte de todos aquellos documentos que puedan afectar a la novedad o actividad inventiva y tengan fecha anterior a la de presentación de la solicitud o la fecha de prioridad, con los que realiza el Informe de búsqueda internacional. Para toda solicitud presentada tras el 1 de Enero de 2004, la ISA emite también una Opinión escrita sobre la patentabilidad de la invención.

A los 18 meses de la fecha de prioridad la OMPI publica la solicitud internacional en uno de los idiomas de publicación (chino, inglés, alemán, español, francés, ruso o japonés). Si la presentación se realizó en uno de estos idiomas, se usará el texto original de la solicitud. En caso contrario se traducirá al inglés.

El solicitante puede pedir que se realice un Examen preliminar internacional durante el cual entra en contacto con la Autoridad de Examen Preliminar Internacional (IPEA) para realizar las modificaciones que sean necesarias y de esta forma lograr que la solicitud cumpla los requisitos de patentabilidad.

Este Examen preliminar internacional puede no designar a todos los países previamente elegidos. Con ello se indica que el resultado del examen no les será enviado.

Finalmente, a los 30 meses de la fecha de prioridad o de presentación, la que sea anterior, se inician las fases nacionales o regionales (por ejemplo ante la Oficina Europea de Patentes), en las que se conceden o deniegan las patentes según las leyes nacionales o regionales. Algunos de los países que no han ratificado el PCT son Argentina y Chile.

Algunos países exigen que la entrada se realice a los 20 meses de la fecha de prioridad salvo si se ha pedido el examen preliminar internacional y se les ha designado