El Instituto de Ciencia Nucleares tiene una estructura departamental, apoyada en su desarrollo y funcionamiento por el Consejo Interno, la Comisión Dictaminadora, y la Comisión Evaluadora de los estímulos PRIDE y PAIPA.

La estructura actual del Instituto de Ciencias Nucleares esta formada por 5 departamentos de investigación y 5 unidades de apoyo, aunque en una de dichas unidades también se realiza investigación científica básica (la Unidad de Irradiación).

Los cinco departamentos de investigación son los siguientes:

Departamento de Altas Energías

Departamento de Estructura de la Materia

Departamento de Gravitación y Teoría de Campos

Departamento de Plasmas e Interacción de Radiación con Materia

Departamento de Química de Radiaciones y Radioquímica

Las cinco unidades de apoyo son:

Unidad de Información y Biblioteca

Unidad de Cómputo y Seguridad Informática

Unidad de Comunicación de la Ciencia

Unidad de Docencia y Formación de Recursos Humanos

Unidad de Irradiación y Seguridad Radiológica