Metodo applicato per migliorare processi già esistenti e funzionanti si svolge secondo i seguenti passi:

Definire. In questa fase il gruppo di lavoro deve identificare il processo o prodotto da migliorare, tradurre i bisogni del cliente in requisiti (detti in inglese CTQ – Critical to Quality), identificare i partecipanti necessari per il progetto e sviluppare una pianificazione di alto livello. Al termine solitamente si richiede alla Direzione l’approvazione a procedere.

I principali strumenti utilizzati in questa fase sono:

• diagramma di flusso
• diagramma di Gantt
• dentro o fuori dalla cornice (out of box)

Misurare. Questa fase consiste nella valutazione dell’attuale livello di prestazione del processo o prodotto relativamente ai requisiti individuati. Occorre dapprima individuare e validare un adeguato sistema di misura, poi effettuare la misura. Infine, per confronto dei risultati con gli standard richiesti, si può calcolare l’attuale livello di sigma.
Si utilizzano tipicamente:

• statistica descrittiva
• campionamento
• test di Ripetibilità-Riproducibilità (Gage R&R)

Analizzare. Sulla base dei dati misurati, si applicano le tecniche statistiche per individuare le cause dei difetti e per quantificare in che misura ogni causa (o l’interazione tra più cause) influenza il requisito studiato e la sua varianza.
Gli strumenti utilizzati sono numerosi, alcuni tra i più comuni sono qui elencati:

• analisi della varianza (ANOVA)
• istogramma di Pareto
• regressione
• correlazione
• stratificazione
  

Migliorare (Improve). Questa è la fase in cui si propongono e si mettono in pratica i miglioramenti: solo dopo aver compreso a fondo le cause dei difetti. È infatti una prerogativa del Sei Sigma quella di evitare che si salti immediatamente alle soluzioni. Occorre creare un ventaglio di possibili soluzioni agendo direttamente sulle cause più importanti, effettuare un’analisi di costi e benefici, valutare la necessità e le modalità di eventuali esperimenti o test pilota.
Per selezionare la soluzione migliore, si utilizzano frequentemente:

• FMEA
• DOE (Design of Experiments - Progettazione degli Esperimenti)
• Analisi costi-benefici
  

Controllare. In questa fase si tiene sotto controllo il processo, al fine di standardizzarlo e stabilizzarlo. Si quantifica l’entità del miglioramento e si intraprendono azioni di supporto come la redazione delle procedure definitive e l’addestramento del personale.
Si possono utilizzare i seguenti strumenti:

• Diagramma di controllo
• Piano di controllo della qualità 

Dalle iniziali delle fasi, questo metodo è indicato con l'acronimo DMAIC.

A queste sono state successivamente aggiunte:

• Recognize: messa a punto della strategia di intervento; (livello zero del DMAIC);
• Standardise: definizione e codifica della best practice, (livello sei del DMAIC);
• Integrate: azioni complementari a supporto della filosofia adottata, (livello sette del DMAIC).