2000年国家最高科学技术奖正式设立以来，每年评选一次，每次授予不超过两名，由国家主席亲自签署、颁发荣誉证书、奖章和800万元奖金。其中2004年、2015年共两次出现空缺。
国家最高科学技术奖的产生大致有如下六个具体步骤：
一、首先由省级政府、国务院部委、中国科协等有关部门提名推荐或者最高奖获得者个人推荐产生候选人，截止2024年1月17日，共产生13位候选人。
二、共计20多位院士、专家要对候选人进行咨询打分，投票选出5名候选人进入国家最高科技奖评审。
三、接受国家最高科技奖励评审委员会的评审。在国家最高科学技术奖的评审表中，共设计了科学思想品德、重要科技贡献、社会科技界威望和专家系数四大项，8个评价指标来对国家最高科学技术奖的候选人进行评价。
四、在接受评审的过程中，5位候选人还要经过两关考验。第一关是与评审委员面对面，介绍个人的情况和主要成就；第二关是评审委员们要到候选者工作的研究室、试验基地进行了实地的考察。经过两关后，评审委员们再次投票选出两位获奖者。
五、国家科技奖励委员会对两位获奖者进行审定后，经科技部审核，报国务院批准。
六、最终由国家主席签署证书。中共中央、国务院在人民大会堂隆重举行的2023年度国家科学技术奖励大会，现场由主席亲自颁发奖章、证书，热情握手单独合影，并请获得者到主席台就坐。随后，党和国家领导人同两位最高奖获得者一道，为获得国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科学技术进步奖的代表颁发证书。
