Nos ensaios clínicos de fase I, o medicamento experimental é administrado pela primeira vez em seres humanos, com o objetivo de avaliar a sua segurança, tolerabilidade e farmacocinética. Durante esta fase, são administradas doses baixas do referido medicamento experimental, num pequeno número de participantes, sob observação e monitorização constante da equipa médica e de enfermagem destacada.
Os detalhes do ensaio variam consoante cada protocolo e dependem das caraterísticas do fármaco. Também o número de voluntários saudáveis necessários varia consoante o protocolo e os seus objetivos.
Quando o centro é selecionado para um ensaio, o mesmo é apresentado aos potenciais participantes. Os indivíduos que aceitem participar serão então submetidos a um conjunto de avaliações clínicas de forma a ser confirmado o cumprimento de todos os critérios necessários à sua inclusão no estudo.
Geralmente os ensaios clínicos de fase I exigem internamento (um ou mais dias, consoante o exigido pelo protocolo), de forma a padronizar todas as condições do ensaio (refeições, colheitas de amostras, exercício, etc.) e a garantir a segurança do participante.