El voto durante el cónclave se desarrolla en tres fases, descritas detalladamente en la constitución apostólica Universis Dominici Gregis, promulgada por Juan Pablo II en 1996.

Primera fase, la preliminar

Entre los presentes se sortean públicamente diversos encargos: tres asistentes electorales o escrutadores, tres infirmarii, encargados de ir a la Casa Santa Marta a recoger el voto de los cardenales enfermos, y tres revisarios.

Los cardenales elegidos por sorteo duran en su cargo una sesión de votaciones, de mañana o tarde. Dos ceremoniarios pontificios reparten entre los electores dos o tres papeletas blancas rectangulares en cuya mitad superior aparecen impresas las palabras Eligo in Summum Pontificem ("Elijo como Sumo Pontífice").

Cada elector escribe en una de las papeletas el nombre de su candidato, modificando para ello su caligrafía a fin de que no se reconozca su letra. Durante el momento de la votación no podrá estar en la Capilla Sixtina nadie que no sea un cardenal elector. El encargado de vigilarlo es el vicecamarlengo, el cardenal español Santos Abril.

Segunda fase, la de votación

Cada elector, siguiendo un orden de rango entre los cardenales, lleva la papeleta al altar con la mano levantada, pronuncia el juramento (de haber votado a aquel que según la voluntad de Dios debe salir elegido) e introduce la papeleta en la urna colocada sobre el altar.

En el caso de los cardenales enfermos que guardan cama y no pueden por ello acudir a la Capilla Sixtina, los infirmarii se ocupan de ir a la Casa Santa Marta a recoger los votos, que son introducidos luego en la urna, según estrictas reglas, por los escrutadores.

Las papeletas en la urna son mezcladas y contadas. Si el número de papeletas no concuerda con el número de electores, se inicia inmediatamente una nueva ronda electoral. Si la cifra concuerda, se procede a un recuento público. Después, las papeletas se perforan y son atadas entre ellas con un hilo.

Tercera fase, la final

Se da a conocer el resultado de la votación, controlado por los revisores. Si la elección no ha tenido éxito, las papeletas se queman mezcladas con pez, lo que produce un humo negro que, a través de la chimenea, anuncia al mundo exterior que todavía no se eligió al nuevo pontífice. Si se elige al nuevo Papa, las papeletas se queman sin ningún aditivo, lo que produce un humo blanco.