Le prix doit son nom à Alfred Nobel, inventeur de la dynamite. Mort en 1896, à la tête d'une immense fortune, il demande dans son testament la création d'une fondation décernant des prix aux carrières "ayant apporté le plus grand bénéfice à l'humanité", sans distinction de nationalité, dans les disciplines de la chimie, de la physique, de la médecine, de la littérature et, enfin, de la paix. Les premiers prix sont attribués en 1901.

Les lauréats se partagent 10 millions de couronnes suédoises (environ 1,1 million d'euros) pour la poursuite de leurs travaux. Les candidats sont choisis par les académies suédoises de chaque discipline (norvégienne pour le Nobel de la paix), ainsi que par 700 personnalités ou institutions faisant autorité dans leur domaine. Cette liste, établie en février, est réduite à cinq noms en juin. Un comité de cinq académiciens élus pour trois ans délibère ensuite jusqu'à l'annonce, en octobre, de leur choix. C'est le 10 décembre, anniversaire de la mort d'Alfred Nobel, que la cérémonie a lieu à Stockholm en Suède.

Le prix ne saurait être remis de manière posthume (à l'exception notoire de Dag Hammarskjöld, prix Nobel de la paix en 1961), ni à plus de trois personnes à la fois, ce qui pose parfois problème dans les disciplines scientifiques. Il ne peut être attribué plusieurs fois à la même personne. En revanche, un lauréat peut l'obtenir dans deux disciplines différentes. Enfin, il peut être co-décerné à une personne et une institution.

De par son caractère international, le prix revêt souvent une dimension politique. Certains primés se verront interdits par leur gouvernement d'aller à la cérémonie (Sakharov, Pasternak, trois scientifiques allemands sous le régime d'Hitler). Le gouvernement chinois s'insurge devant l'attribution du Nobel de la Paix 2010 au dissident emprisonné Liu Xiaobo. D'autre part, certains grands oubliés (Gandhi, Nabokov ou Proust) et certaines disparités géographiques (plus de Suédois que d'Asiatiques ou d'Africains) suscitent régulièrement le questionnement sur les critères d'attribution.