Søknaden ble levert fredag i FN-hovedkvarteret i New York, bekrefter den palestinske FN-utsendingen Riyad Mansour.
Onsdag denne uken undertegnet den palestinske presidenten Mahmoud Abbas søknaden om tilslutning til ICC.
Avgjøres innen 60 dager
Abbas signerte de såkalte Roma-statuttene, noe som innebærer at Palestina formelt har søkt om tilslutning til ICCs juridiske rammeverk. En slik tilslutning gjør at de kan de be straffedomstolen etterforske israelere for krigsforbrytelser i de okkuperte områdene.
Nå skal FNs generalsekretær Ban Ki-moon gå gjennom søknaden og formelt orientere ICCs medlemsland om den palestinske søknaden innen 60 dager.
Palestinerne har tidligere forsøkt å slutte seg til ICC, men har fått beskjed om at domstolen kun er åpen for stater.
Kritisk
Israels statsminister Benjamin Netanyahu har bedt ICC avvise den palestinske søknaden, og torsdag sa han at palestinerne har mer å frykte fra domstolen enn fra Israel.
Også USA er skeptisk og sier søknaden vil kunne skape enda flere vanskeligheter for den haltende fredsprosessen i Midtøsten.
– Vi mener dette ikke styrker palestinernes håp om en suveren stat, sa Jeffrey Ratkhe, talsmann for det amerikanske utenriksdepartementet, tidligere denne uken.