Der Ablauf des BImSch-Verfahrens ergibt sich aus § 10 BImSchG und vor allem der 9. BImSchV, wobei zwischen den Verfahren mit und ohne Öffentlichkeitsbeteiligung zu unterscheiden ist.
Bereits vor der eigentlichen Antragstellung kann eine Abstimmung mit der Genehmigungsbehörde und eventuell wichtigen Fachbehörden erfolgen, um die Behörde über das Vorhaben zu informieren, mögliche Problempunkte zu identifizieren, die für die Antragstellung erforderlichen Gutachten und Einzelheiten des Antrags abzustimmen (§ 2 Abs. 2 9. BImSchV). Im Einzelfall können sich auch verfahrensrechtliche Fragen stellen, die sinnvollerweise im Vorfeld geklärt werden sollten (z.B. Anzeigeverfahren nach § 15 BImSchG oder wesentliche Änderung nach § 16 BImSchG, wesentliche Änderung oder selbstständige Neu-Anlage). Bei einem UVP-pflichtigen Vorhaben wird ferner im Rahmen eines sog. Scoping-Termins der Umfang der Umweltverträglichkeitsstudie (UVS) festgelegt (§ 2a 9. BImSchV). Steht nicht zweifelsfrei fest, ob das Vorhaben UVP-pflichtig ist, oder ist eine Vorprüfung des Einzelfalls erforderlich, müssen diese Fragen vor der Antragstellung geklärt werden. Eine Vorab-Abstimmung sollte im Hinblick auf das gemeindliche Einvernehmen gem. § 36 BauGB auch mit der Standortkommune erfolgen.
Die Antragsunterlagen werden von der Genehmigungsbehörde auf Vollständigkeit geprüft. Nachdem die Unterlagen vom Antragsteller ggfs. überarbeitet worden sind, erfolgen parallel die Behörden- sowie die Öffentlichkeitsbeteiligung. Bei komplexeren oder sensiblen Vorhaben ist es möglich und sinnvoll, die Behördenbeteiligung vorzuziehen, damit die Ergebnisse dieser Beteiligung in die Unterlagen eingehen können, die letztlich ausgelegt werden (§ 11 9. BImSchV). Die Öffentlichkeitsbeteiligung erfolgt durch Auslegung der Antragsunterlagen bei der Genehmigungsbehörde und in der Kommune, in der der Vorhaben realisiert werden soll. Jedermann kann während und bis zu einem Zeitpunkt zwei Wochen nach Beendigung der Auslegung seine Einwendungen geltend machen.
Die anschließende Durchführung eines Erörterungstermins steht im Ermessen der Behörde (§ 10 Abs. 6 BImSchG). Davon wird die Behörde aber nur in Ausnahmefällen absehen, wenn z.B. keine Einwendungen eingegangen sind.
Der letzte Schritt ist die Entscheidung der Behörde über den Genehmigungsantrag. Das gesamte Verfahren soll in sieben Monaten, bei Verfahren ohne Öffentlichkeitsbeteiligung (vereinfachtes Verfahren) innerhalb von drei Monaten abgeschlossen werden (§ 10 Abs. 6a BImSchG) Diese Fristen setzen allerdings voraus, dass die Antragsunterlagen vollständig sind. Bei wesentlichen Änderungen betragen die Fristen sechs bzw. drei Monate (§ 16 Abs. 3 BImSchG).