Die internationale Runde der Olympiade findet jedes Jahr in einem anderen Land statt. Der Wettbewerb dauert zehn Tage, wobei lediglich an zwei Tagen praktische Aufgaben gelöst werden und eine theoretische Klausur geschrieben wird. Die restliche Zeit wird von den Veranstaltern zur Diskussion und Auswertung der Ergebnisse genutzt. Für die Teilnehmer*innen bietet sich währenddessen die Möglichkeit, das Gastgeberland und dessen Kultur in zahlreichen Exkursionen und Workshops zu erkundigen und sich mit anderen Chemie-begeisterten Schüler*innen auszutauschen.

Am letzten Tag vor der Abreise werden die Sieger*innen geehrt. Die IChO findet als Individualwettbewerb statt (die Bezeichnung „Mannschaft“ geht aus der repräsentativen Rolle hervor), jedes Teammitglied kann entsprechend seiner Leistung eine Medaille für sich gewinnen. Diese werden wie folgt vergeben: Gold für die besten 8-12%, Silber für die weiteren 18-22%, Bronze für die weiteren 28-32%.