Podczas fazy międzynarodowej zgłoszenie jest najpierw przekazywane do Międzynarodowego Organu Poszukiwań (International Search Authority – ISA), który sporządza raport wskazujący na wynalazki zbliżone do wynalazku zgłaszanego, a następnie podlega badaniu przez Międzynarodowy Organ Badań Wstępnych (International Preliminary Examination Authority – IPEA). Faza międzynarodowa kończy się zwykle po upływie 30 miesięcy od daty pierwszego zgłoszenia wynalazku, po czym należy rozpocząć oddzielne fazy krajowe w państwach wnioskowanej ochrony lub regionalne przed regionalnymi organizacjami patentowymi. Przykładem może tu być procedura EuroPCT, w której Europejski Urząd Patentowy działa najpierw w fazie międzynarodowej jako organ PCT, a następnie w fazie regionalnej jako urząd regionalny.
Ponieważ uprawnionych do działania w charakterze ISA i IPEA jest jedynie kilka urzędów patentowych o wysokim standardzie pracy, zgłaszający może znacznie lepiej oszacować wartość rynkową wynalazku, a także swoje szanse na uzyskanie patentów.