Mediacja podobnie jak rokowania kończy się podpisaniem porozumienia lub protokołu rozbieżności. W przypadku braku porozumienia związek zawodowy może rozpocząć akcję strajkową, ale nie musi. Może jeszcze podjąć ostatnią próbę rozwiązania sporu poddając go rozstrzygnięciu kolegium arbitrażu społecznego. Należy podkreślić, że decyzja ta należy tylko i wyłącznie do związków zawodowych. Pracodawca nie może samodzielnie złożyć takiego wniosku i musi poddać się woli związków w tym zakresie. Istnieje jednak możliwość zablokowania przez pracodawcę tego etapu o czym niżej.
Podstawowym warunkiem złożenia wniosku o poddaniu sporu zbiorowego arbitrażowi jest wcześniejsze przejście procedury rokowań i mediacji. Stosowny wniosek mogą zgłosić wszystkie związki biorące udział w sporze lub tylko jeden z nich. W takiej sytuacji związki, które nie zdecydowały się na arbitraż mogą rozpocząć kolejny etap sporu – akcję strajkową.
Struktura kolegiów jest dwustopniowa, tj. spory zakładowe rozpatruje kolegium arbitrażu przy sądach okręgowych, a spory wielozakładowe Kolegium Arbitrażu Społecznego przy Sądzie Najwyższym. Pamiętać należy, że spór zakładowy w każdej chwili może zostać przekształcony w spór wielozakładowy. Nie ma przeszkód by tak się stało już po zakończeniu mediacji, w trakcie składania wniosku o arbitraż.
Kolegia arbitrażu nie są organami wymiaru sprawiedliwości ani innymi sądami specjalnymi, w tym polubownymi. Stanowią specyficzny sądowo-społeczny organ mediacyjno-orzekający. Powoływane są ad hoc do rozpatrzenia konkretnego sporu zbiorowego.
W skład kolegium wchodzi wyznaczony przez prezesa właściwego sądu sędzia tego sądu oraz po trzech przedstawicieli wyznaczonych przez strony sporu. Na tym etapie istnieje możliwość „zablokowania” przez pracodawcę powołania arbitrażu. Wystarczy, że nie wyznaczy swoich przedstawicieli do składu kolegium. Ustawodawca nie przewidział bowiem sankcji w takim wypadku. Przewodniczący sądu nie ma możliwości przymuszenia pracodawcy. Istnieją głosy, że pracodawca odmawiając wskazania członków do kolegium naraża się na sankcje karne przewidziane w ustawie o rozwiązywaniu sporów zbiorowych. Stanowisko to jednak jest dyskusyjne.
Wyznaczony przez strony skład kolegium nie może być kwestionowany ani przez same strony ani przez sędziego.
Wniosek o wszczęcie postępowania arbitrażowego powinien zawierać określenie stron sporu, określenie przedmiotu sporu, dane personalne osób delegowanych do kolegium oraz dokumenty w postaci protokołów rozbieżności rokowań i mediacji.
Orzeczenie kolegium może być wiążące dla stron lub nie. Wszystko zależy od samych stron. Mogą bowiem przed poddaniem sporu rozstrzygnięciu kolegium postanowić, że orzeczenie nie będzie wiążące. Takie stanowisko jest wiążące dla drugiej strony.
Natomiast brak oświadczenia stron spowoduje, że orzeczenie kolegium będzie dla nich wiążące.
Orzeczenia kolegium zapadają większością głosów i członek kolegium nie może się wstrzymać od głosu, może jedynie zgłosić zdanie odrębne. Strony nie mają możliwości odwołania się od rozstrzygnięcia, które ma walor orzeczenia ostatecznego. Nie znajdują tu bowiem zastosowania przepisy kodeksu postępowania cywilnego. Żaden organ nie sprawuje nadzoru orzeczniczego nad kolegiami.
Jeżeli strony uznały orzeczenie za wiążące to jego realizacja będzie zależała od materii podlegającej rozstrzygnięciu przez kolegium. Jeżeli orzeczenie będzie regulować materię nieroszczeniową to skutecznym sposobem ich wdrożenie będzie ponowne wszczęcie nowego sporu zbiorowego. Inaczej będzie w przypadku, gdy w trakcie sporu, jego roszczenia przekształcą się w indywidualne roszczenia pracownicze, np. w zakresie wynegocjowanego wzrostu wynagrodzeń. Należy przyjąć, że w takim przypadku orzeczenie kolegium pełni rolę porozumienia, które na mocy art. 9 § 1 k.p. staje się przepisem prawa pracy kształtującym prawa podmiotowe pracowników. W konsekwencji pracownicy będą mogli dochodzić swoich roszczeń przed sądem pracy.