同一国际商事仲裁案件中通常会涉及多国法律的适用，这不仅是因为争议本身包含跨国因素，更是仲裁这种争议解决方式自身的特点所致。
一、争议适用的实体法律
争议适用的实体法律是指仲裁庭根据什么法律对争议所涉实体问题作出裁决。国际商事仲裁争议多为合同纠纷，合同准据法确定主要有两大情形，一种是当事人对准据法作出了选择，另一种是未选择。
（ 一 ）当事人选择了争议适用的实体法律
国际商事合同中通常包含法律选择条款，各国法律及各仲裁规则基于当事人意思自治原则，基本都认可该类法律选择条款的有效性，仲裁庭亦会充分尊重当事人的选择，除非该等选择违反仲裁地强制性法律（mandatory law）或公共政策。
（ 二 ）当事人未选择争议适用的实体法律
各国法律及各仲裁规则大多规定，在当事人未对国际仲裁争议适用的实体法律作出选择的情况下，由仲裁庭确定；但仲裁庭如何确定，各国法律规定不一。过去的做法通常是由仲裁庭根据仲裁地国的法律冲突规范确定应予适用的实体法律，或直接适用仲裁地国的实体法律，但这种传统做法已被摒弃，现在各国处理此问题主要有以下三种模式。
第一种模式，是明确规定这种情况下仲裁庭应予运用的法律冲突规范（如最密切联系原则）。瑞士、德国、意大利和日本均属此种模式。第二种模式，是授权仲裁庭适用其认为合适的法律冲突规范来确定应予适用的法律。UNCITRAL示范法和英国即为这种模式。第三种模式，是授权仲裁庭直接适用他们认为合适的实体法律，而无需运用任何法律冲突规范。法国、印度和荷兰等国采取的就是这种模式。
在这个问题上，仲裁规则多采取第三种模式。如国际商会国际仲裁院（ICC）仲裁规则第21条规定，“当事人有权自由约定仲裁庭处理案件实体问题所应适用的法律规则。当事人对此没有约定的，仲裁庭将决定适用其认为适当的法律规则”。少数仲裁规则采取了第一种模式，要求仲裁庭适用与争议有最密切联系的国家的法律，如德国仲裁院仲裁规则和瑞士国际仲裁规则。
值得一提的是，与法院诉讼程序不同，国际商事仲裁中仲裁庭对争议作出裁决，并不是一定要以某国法律为依据。除了相关国家的法律之外，仲裁庭亦可依当事人明确授权，以友好公断人（amiable compositeur）身份或根据公平合理原则（ex aequo et bono）对争议作出裁决。
二、仲裁适用的程序法律
仲裁适用的程序法律是指仲裁程序本身要遵守的法律规则。在绝大多数情况下，国际商事仲裁适用的程序法为仲裁地法。
此处的仲裁地（seat of arbitration）是一个法律概念，而非单纯的地理概念。当事人选择了某地例如香港作为仲裁地，并不意味着仲裁程序实际要在香港开展，而是意味着仲裁程序需要遵守香港的仲裁条例；作出的裁决的国籍是香港；当事人想撤销该裁决的话，需要到香港相关法院申请；在仲裁过程中，当事人可以向香港相关法院申请其在仲裁庭的管辖权、仲裁员的选任和免除、临时措施和证据搜集等方面提供司法协助或者监督。在实际操作中，开庭地可以与仲裁地不一样，各仲裁规则也对此多有规定。例如，香港国际仲裁中心（HKIAC）机构仲裁规则第14.2条规定，“除非当事人另有约定，仲裁庭可在仲裁地之外的其认为适当的任何地点进行仲裁庭内部讨论，听取证人证言、专家证言或当事人意见，或检查货物、其他财产或文件，而仲裁应依然在任何意义上被视为在仲裁地进行”。
正是因为仲裁地意义重大，所以当事人通常会在仲裁协议中作出约定。但实践中也不乏当事人因为缺乏经验或者无法达成一致等原因而未约定仲裁地的情况。各主要仲裁规则对这种情况下如何确定仲裁地也都作出了规定，原则上均将选择的权利授予仲裁机构或者仲裁庭，但具体机制上有些差异。
在仲裁地法律之外，仲裁规则对仲裁程序的开展进行了更为详细具体的规定。对仲裁程序当中的问题，当仲裁地法与仲裁适用的仲裁规则的规定不一致时，哪个应当优先适用？这与仲裁地的该等法律规定是否强制适用有关。一般而言，仲裁地的强制性法律优先于选定的仲裁规则，而选定的仲裁规则优先于仲裁地的非强制性法律。
三、仲裁协议适用的法律
仲裁协议适用的法律是指据以判定仲裁协议的成立、效力和解释等相关问题的法律。各国法律对仲裁协议有效性判定的尺度宽严不一，适用不同国家的法律可能会得出仲裁协议有效与否的不同结果。
（ 一 ）确定仲裁协议准据法的主要模式
过去法院通常会直接适用本国法律判定与仲裁协议相关的问题，但现在国际仲裁实践中则有更多样的模式：在当事人约定了仲裁协议的准据法时适用当事人约定的法律；在当事人没有就仲裁协议的准据法作出约定时，则或者适用主合同的准据法，或者适用仲裁地法，也有采纳有效原则或者主张适用国际法的情况。
其中，适用仲裁地法是现在的主流做法。这种做法与纽约公约相关规定的精神也是一致的。根据纽约公约第五（一）（甲）条的规定，在仲裁协议“依当事人作为协定准据之法律系属无效，或未指明以何法律为准时，依裁决地所在国法律系属无效”时，一国法院可以拒绝承认和执行另一国的仲裁裁决。
适用有效原则的国家如瑞士认为，若仲裁协议根据任何可能适用的法律是有效的，则应当认定该仲裁协议有效。还有些国家如法国认为，国际仲裁协议不应受任何一国法律管辖，而应当适用国际标准，除非违反国际公共政策，否则应充分尊重当事人意思自治。
（ 二 ）我国仲裁协议法律适用的立法与实践现状
我国关于仲裁协议法律适用的立法和司法实践有一个逐步发展变化的过程。2006年9月《最高人民法院关于适用<中华人民共和国仲裁法>若干问题的解释》（“仲裁法司法解释”）实施前，因为缺乏对仲裁协议法律适用的法律规定，我国司法及仲裁实践对仲裁协议效力的法律适用极不统一。2006年仲裁法司法解释改善了这一状况，该解释第十六条明确规定“对涉外仲裁协议的效力审查，适用当事人约定的法律；当事人没有约定适用的法律但约定了仲裁地的，适用仲裁地法律；没有约定适用的法律也没有约定仲裁地或者仲裁地约定不明的，适用法院地法律。”应当说，该规定本身比较符合国际惯例，但因为引入了“法院地”这个连接点，司法实践中出现了滥用法院地法的倾向，导致某些本应适用境外法律的境外仲裁条款因为适用我国法律而无效，未能充分尊重当事人选择仲裁的自由。
有鉴于此，2011年 4月1日实施的《涉外民事关系法律适用法》弃用了“法院地”这个连结点，但同时增设了“仲裁机构所在地”这一连结点（我国是少有的赋予仲裁机构所在地重要法律意义的国家，我国据此确定仲裁裁决国籍的做法更是与国际仲裁惯例相左），将仲裁协议的准据法限定在当事人选择、没有选择的适用仲裁机构所在地法律或者仲裁地法律的范围内。2012年《最高人民法院关于适用<中华人民共和国涉外民事关系法律适用法>若干问题的解释（一）》又再次引入“法院地”连接点，规定“当事人没有选择涉外仲裁协议适用的法律，也没有约定仲裁机构或者仲裁地，或者约定不明的，人民法院可以适用中华人民共和国法律认定该仲裁协议的效力。”有意思的是，2011年4月1日后，最高院在其关于涉外仲裁协议效力的诸多复函中，大多仍援引仲裁法司法解释第十六条，而少有提及位阶更高也更新从而应优先适用的《涉外民事关系法律适用法》。