Palkintolautakunta arvioi Millennium-teknologiapalkinnon nimeämiset. Palkintolautakunnan jäsenillä on käytössään kaikki nimeäjien laatima aineisto, ja he perehtyvät lupaavimpiin ehdokkaisiin tarkemmin.

Tekniikan Akatemian hallitus valitsee kansainvälisen palkintolautakunnan jäsenet Aalto-yliopiston tekemien ehdotusten perusteella. Kunkin jäsenen toimikausi on enintään kahdeksan vuotta. Palkintolautakunnan jäsenet – kahdeksan huipputason tieteentekijää akateemisesta maailmasta ja liike-elämästä – ovat laaja-alaisia asiantuntijoita ja edustavat useita teknologian osa-alueita.