Fase II adalah tahap di mana suatu obat menjalani uji kemanjuran yang sebenarnya untuk pertama kalinya. Setelah Fase I menetapkan keamanan dan rentang dosis, Fase II bertujuan untuk mengetahui apakah obat tersebut benar-benar efektif pada pasien dengan kondisi target. Uji klinis ini lebih besar daripada Fase I, biasanya melibatkan 100 hingga 300 peserta, dan seringkali mencakup kelompok kontrol, baik plasebo maupun pengobatan standar. Desainnya dapat berupa uji satu kelompok (single-arm), di mana semua peserta menerima obat, atau uji acak (randomized), di mana peserta ditugaskan ke kelompok yang berbeda.

Titik akhir utama bervariasi tergantung pada penyakitnya. Dalam onkologi, mungkin berupa tingkat respons tumor atau kelangsungan hidup bebas progresif. Dalam kardiologi, mungkin berupa perubahan tekanan darah atau kolesterol. Dalam psikiatri, mungkin berupa perubahan pada skala penilaian gejala. Fase II juga terus memantau keamanan, karena efek samping yang lebih jarang dapat muncul ketika lebih banyak pasien terpapar. Jika obat tersebut menunjukkan hasil yang menjanjikan dan profil keamanannya dapat diterima, maka akan dilanjutkan ke Fase III. Jika tidak, pengembangan dihentikan. Kira-kira 30 persen obat yang memasuki Fase II akan maju ke Fase III.

Apa yang dijawab oleh Fase II:

• Kemanjuran.
• Respons dosis.
• Keamanan.
• Titik Akhir.

Uji klinis fase II sering dibagi menjadi IIa, yang berfokus pada dosis dan aktivitas, dan IIb, yang berfokus pada kemanjuran pada dosis yang dipilih.