Thỏa thuận về quy tắc và thủ tục giải quyết tranh chấp của WTO có quy định về kháng cáo thông qua cơ quan phúc tẩm gồm 7 thành viên.Cơ quan phúc thẩm, theo đơn kháng cáo của bên yêu cầu, có thể xem xét lại quyết định của ban hội thẩm về các vấn đề tư pháp và các diễn giải luật pháp ( điều 17).Nó là giai đoạn thứ hai cũng là cuối cùng trong xét xử của hệ thống giải quyết tranh chấp. Trong hệ thống giải quyết tranh chấp trước đây GATT 47 không có Cơ quan phúc thẩm, việc bổ sung giai đoạn xét xử thứ hai này là một trong những đổi mới chủ yếu của vồng đàm phán thương mại đa phương Urugoay.
Việc rà soát phúc thẩm được DSU đưa vào là một chức năng mới nhằm nhấn mạnh “tính định hướng quy tắc”( mức độ liên tục và kiên định trong các phán quyết mà các ban hội thẩm có nhiều thay đổi về thành viên không làm đươc) trong cơ chế giải quyết tranh chấp của WTO và làm đối trọng với “cải cách thủ tục” đại diện bởi sự đồng thuận tiêu cực. Trên thực tế, với cơ chế đồng thuận tiêu cực, các báo cáo của ban hội thẩm tự động được DSB thông qua trừ khi tất cả các Thành viên WTO (nghĩa là cả các bên có tranh chấp) không nhất trí. Một bước tương tự hướng tới “tư pháp hóa” hệ thống giải quyết tranh chấp cần có sự đảm bảo của một cơ quan có thẩm quyền và đáng tin cậy đại diện cho “cấp độ thứ hai” của tư pháp và cho phép các Thành viên WTO kháng cáo cơ sở pháp lý của các báo cáo hội thẩm.
DSB thành lập cơ quan phúc thẩm năm 1995, sau đó đã chỉ định 7 thành viên của cơ quan phúc thẩm. DSB chỉ định các thành viên trên cơ sở đồng thuận cho nhiệm kỳ 4 năm và mỗi người có thể tái bổ nhiệm một lần.Và trung bình cứ hai năm thì thay đổi một số thành viên của cơ quan phúc thẩm.Những thành viên trong Cơ quan phúc thẩm thường là những người có uy tín đã được công nhận, với kinh nghiệm chuyên môn đã được chứng minh về pháp luật, thương mại quốc tế và những nội dung của hiệp định có liên quan.Mỗi thành viên của Cơ quan Phúc thẩm không được chấp nhận bất cứ công việc nào và hoạt động chuyên môn nào có thể trái với với nghĩa vụ và trách nhiệm đảm nhận. Theo Điều 17(1) của DSU, các quyết định liên quan đến một kháng cáo phải được thụ lý bởi chỉ một bộ phận được giao nhiệm tiếp nhận kháng cáo này. Các quyết định khác phải được Cơ quan Phúc thẩm thông qua với tư cách toàn bộ cơ quan. Để đảm bảo sự nhất quán và
gắn kết trong quá trình ra quyết định, tập hợp được chuyên môn cá nhân và tập thể của các thành viên, các thành viên phải được triệu tập định kỳ để thảo luận các vấn đề chính sách, thực hành và thủ tục. Các thành viên của cơ quan phúc thẩm thường là công dân Nhật Bản, Hoa Kỳ và một trong các nước thuộc EU. Ví dụ như 7 thành viên của cơ quan phúc thẩm đầu tiên ( 1995) : Ai Cập, Nhật Bản, Đức, Niu Dilân, Philippin, Hoa Kỳ, Urugoay; năm 2003 gồm công dân các nước : Ai Cập, Hoa Kỳ, Braxin, Ấn Độ, Ốxtrâylia, Italia, Nhật Bản. Chủ tịch Cơ quan Phúc thẩm được các thành viên cơ quan này bầu cho nhiệm kỳ một năm. Để đảm bảo sự luân phiên ở vị trí này, không một thành viên nào được làm chủ tịch liên tiếp hơn một nhiệm kỳ. Chủ tịch có trách nhiệm chỉ đạo chung hoạt động của Cơ quan Phúc thẩm và cụ thể là giám sát việc thực hiện các chức năng nội bộ của Cơ quan Phúc thẩm và bất kỳ nghĩa vụ nào khác mà các thành viên nhất trí. Thủ tục rà soát phuc thẩm được tiến hành theo các bước. Không quá 10 ngày kể từ khi nộp thông báo kháng cáo, bên kháng cáo phải nộp các tài liệu bằng văn bản, trong đó đưa ra các lý lẽ pháp lý giải thích tại sao Ban hội thẩm có những sai sót pháp lý, và nếu thích hợp thì phán quyết nào bên kháng cáo muốn cơ quan phúc thẩm đưa ra liên quan tới các ý kiến, nhận định của ban hội thẩm gây tranh cãi ( Quy tắc 21-2 của thủ tục làm việc). Giống như tất cả các tài liệu được nộp theo kháng cáo, bên kháng cáo phải tống đạt tất cả các tài liệu đệ trình của mình cho các bên khác hoặc bên thứ ba. Trong vòng 15 ngày có thông báo kháng cáo, một bên tranh chấp mà không phải bên kháng cáo ban đầu có thể tham gia chung vào kháng cáo hoặc kháng cáo riêng trên cơ sở các cáo buộc sai sót khác trong báo cáo của Ban hội thẩm. Trong vòng 25 ngày kể từ ngày có thông báo kháng cáo bên bị kháng cáo phải nộp tài liệu giải trình để phản hồi lại những lý lẽ do bên kháng cáo đưa ra. Giải trình của bên bị kháng cáo phải nêu rõ chi tiết liệu có hay không và theo căn cứ pháp lý nào bên bị kháng cáo bác kháng cáo của bên kháng cáo; đồng thời phải đưa ra lý lẽ về phạm vi mình đồng ý và không đồng ý với quyết định của ban hội thẩm. Cũng trong vòng 25 ngày kể từ ngày kháng cáo bên thứ ba phải nộp giải trình bằng văn bản nêu rõ quan điểm và lý lẽ pháp lý của mình. Trong khoảng 30-40 ngày sau khi có thông báo kháng cáo, Hội đồng xét xử cơ quan phúc thẩm được phân công xét xử kháng cáo sẽ tổ chức phiên xử miệng ( không công khai cho công chúng). Tại phiên xét xử này, các bên tham gia và bên thứ ba đưa ra tuyên bố khai mạc ngắn gọn, sau đó hội đồng xét xử của Cơ quan phúc thẩm đưa ra câu hỏi cho các bên và bên thứ ba. Sau phiên xét xử miệng, hội đồng xét xử sẽ trao đổi quan điểm về các vấn đề đưa ra trong kháng cáo với các thành viên khác của Cơ quan phúc thẩm không tham gia hội đồng xét xử này. Sau đó hội đồng xét xử sẽ kết thúc việc nghị án và dự thảo báo cáo của Cơ quan phúc thẩm. Sau đó báo cáo
được thông qua lần cuối và có được ký bởi các thành viên hội đồng xét xử của Cơ quan phúc thẩm và được chuyển tới các bên liên quan và các thành viên WTO và trở thành tài liệu công khai. Báo cáo này phải được DSB thông qua thì mới có hiệu lực thi hành.