Az ezután következő fázis II vizsgálat során, mely indikációorientált, már beteg önkénteseken vizsgálják, hogy a tolerálható dózis esetén jelentkezik-e szignifikánsan, azaz statisztikailag bizonyítottan a gyógyszerjelölt előnyös hatása a betegeken. Természetesen ekkor is, mint az összes GCP klinikai vizsgálatban, gyűjtik a biztonságossági és mellékhatás-adatokat is. A vizsgálat itt is dupla vak módon, placebóval szemben, de az emelkedett betegszám (alanyszám) miatt már többnyire több klinikai centrumban folyik. Ideális esetben ez a vizsgálat elégséges adatot szolgáltat ahhoz, hogy meg lehessen állapítani az effektív dózis alsó és felső határát. A legtöbb esetben a fázis II vizsgálatot két részre bontják, IIa és IIb vizsgálatra. Az első vizsgálatnak azt kell bizonyítania, hogy a gyógyszerjelölt pozitív hatást tud kiváltani az adott indikációban, azaz még ha nem is szignifikánsan, de megjelenik a kezdetekben elképzelt hatás. Ha ez sikeresen megtörténik, akkor következik a IIb rész, melyben a kimutatott hatásnak – már emelt betegszám és több dózisban, megfelelő ideig tartó adagolás mellett – szignifikánsnak kell lennie ahhoz, hogy a fejlesztést szakmailag indokoltan folytatni lehessen. Amennyiben a kapott adatok alátámasztják a várakozásokat, akkor beszélhetünk humánban bizonyítottan hatékony anyagról, azaz megszereztük a „clinical proof of concept”-et, de a szer bevezetéséhez és a megalapozott széles körű használathoz ez még nem elég, további vizsgálatok szükségesek. Ezt a szakaszt, melynek hossza 2-3 év is lehet, szintén egy CSR-dokumentum zárja.