Nimeämiskausi alkaa noin 1,5 vuotta ennen ja päättyy noin vuosi ennen Millennium-teknologiapalkinnon jakamista. Tiedeakatemiat, yliopistot, tutkimuslaitokset ja teollisuusorganisaatiot voivat asettaa ehdokkaita kaikilta teknologian aloilta ympäri maailman. Ehdokkaat voivat olla yksittäisiä henkilöitä tai tutkimusryhmiä, jotka ovat olleet tärkeässä roolissa innovaation synnyssä. Itseään ei voi ehdottaa palkinnon saajaksi.

Esivalintaryhmä käy läpi kaikki nimämiskauden aikana vastaanotetut nimeämiset ja valitsee niiden joukosta parhaat ehdotukset palkinnon saajiksi. Tämän jälkeen esivalintaryhmä esittelee valitut innovaatiot palkintolautakunnalle.

Palkintolautakunta tekee ehdotuksen palkittavasta/palkittavista Tekniikan Akatemian hallitukselle. Palkintolautakunta koostuu arvostetusta joukosta johtavia suomalaisia ja ulkomaisia tieteen sekä teknologian asiantuntijoita. Palkintolautakunnassa on kahdeksan henkilöä, ja palkintolautakunnan puheenjohtaja on aina suomalainen. Vähintään kaksi jäsenistä vaihtuu aina palkintokierroksittain. Yhden jäsenen toimikausi kestää enintään neljä palkintokierrosta eli 8 vuotta.