Euroopan ihmisoikeussopimuksella on perustettu Euroopan ihmisoikeustuomioistuin (EIT) joka valvoo sopimuksen toteutumista jäsenvaltioissa. 

Liittyessään ihmisoikeussopimukseen valtiot tunnustavat ihmisoikeustuomioistuimen toimivallan. Juuri tuomioistuimen takia Euroopan ihmisoikeusjärjestelmää pidetään maailman tehokkaimpana ihmisoikeuksien suojajärjestelmänä. 

Ihmisoikeustuomioistuimen päätökset sitovat oikeudellisesti ihmisoikeussopimukseen liittyneitä valtioita. Tuomioistuin ei kuitenkaan voi muuttaa tai kumota alkuperäistä tuomiota vaan ainoastaan todeta, onko valtio rikkonut ihmisoikeussopimusta vai ei. Jottei uusia samanlaisia ihmisoikeusloukkauksia enää tapahtuisi, johtaa langettava tuomio usein kuitenkin lainsäädännön tai viranomaiskäytännön muuttamiseen siinä maassa, jota tuomio koskee.  

Ihmisoikeustuomioistuin ottaa vastaan yksilöiden valituksia sopimuksen loukkauksista. Ennen kuin valittaja voi kääntyä ihmisoikeustuomioistuimen puoleen, hänen on käytettävä kaikki kansalliset oikeussuojakeinot. Ihmisoikeusvalitus on tehtävä puolen vuoden kuluessa viimeisestä kansallisesta päätöksestä. 

Valitus käsitellään ensin tuomioistuimen suppeassa kokoonpanossa, joka päättää, otetaanko valitus tutkittavaksi. Jos valitus päätetään tutkia, tuomioistuin järjestää suullisen käsittelyn ja antaa lopullisen tuomion. Jos tuomioistuin toteaa sopimusta loukatun, se määrää valtion maksamaan valittajalle vahingonkorvauksen ja oikeudenkäyntikulut. Lisäksi Euroopan neuvoston ministerikomitea valvoo, että tuomioistuimen päätöksen perusteluista luettavissa olevat lainsäädännön muutostarpeet johtavat asianmukaisiin toimenpiteisiin.

Euroopan ihmisoikeussopimus mahdollistaa myös sopimusvaltioiden toisistaan tekemät valitukset. Mahdollisuuteen on turvauduttu etenkin vakavien yhteiskunnallisten kriisien yhteydessä.

Aiempina vuosikymmeninä Irlannin tasavalta on valittanut Britannian kovista otteista Pohjois-Irlannissa, kolme Pohjoismaata on valittanut yhdessä Hollannin kanssa Kreikan sotilasjuntan toimista ja Kypros on valittanut monta kertaa Turkin toimista saaren miehitetyssä pohjoisosassa. Viisi sopimusvaltiota teki vuonna 1982 Turkkia vastaan valtiovalituksen, ja parhaillaan on käsiteltävänä Tanskan Turkkia vastaan tekemä uusi valitus. 

Euroopan ihmisoikeustuomioistuin voi myös antaa neuvoa-antavia lausuntoja Euroopan neuvoston ministerikomitean pyynnöstä. 

Perustuu teksteihin Puro: Eurooppa ja ihmisoikeudet 
Scheinin: Yhteiset ihmisoikeutemme