Faza I to pierwsze testy leku na ludziach. Celem nie jest sprawdzenie jego skuteczności, ale sprawdzenie, czy jest bezpieczny i jak organizm go przetwarza. Badania te są prowadzone na małą skalę, zazwyczaj z udziałem 20–80 uczestników, i często biorą w nich udział zdrowi ochotnicy, a nie pacjenci. Wyjątkiem są leki przeciwnowotworowe i inne metody leczenia poważnych chorób, do których mogą się zgłosić pacjenci, którzy wyczerpali już inne opcje.

Projekt koncentruje się na dawce. Badacze zaczynają od bardzo niskiej dawki i stopniowo ją zwiększają w kohortach, obserwując toksyczność. Dawka początkowa jest często ustalana na podstawie badań na zwierzętach i skalowana do odpowiedników ludzkich. Punktem końcowym jest zazwyczaj maksymalna dawka tolerowana lub dawka wywołująca efekt docelowy. Często pobierane są próbki krwi w celu pomiaru stężenia leku i obliczenia parametrów farmakokinetycznych. Uczestnicy są ściśle monitorowani, czasami pozostając w jednostce badawczej przez kilka dni. Zdarzenia niepożądane są rejestrowane i klasyfikowane pod względem ciężkości.

Jakie odpowiedzi na fazę I:

• Bezpieczeństwo. Jakie skutki uboczne występują i przy jakich dawkach?
• Tolerancja. Jaka dawka może być podana, zanim wystąpi toksyczność?
• Farmakokinetyka. W jaki sposób organizm wchłania, rozprowadza, metabolizuje i wydala lek?
• Dawkowanie. Jaką dawkę należy stosować w późniejszych badaniach?

Większość leków wchodzących w fazę I nie przechodzi badań. Problemy z bezpieczeństwem lub słaba farmakokinetyka powodują ich przedwczesne zatrzymanie.