本會委員係由行政院就有關機關人員或學者、專家派兼或聘兼。本會置主任委員、二位副主任委員、主任秘書；其下設置五處、三室、三附屬機關(核能研究所、放射性物料管理局及輻射偵測中心)、一個基金管理會(核子事故緊急應變基金管理會)及九個依任務需要成立之內部委員會，共同推展會務。

主任委員負責綜理會務，並指揮監督所屬機關。副主任委員及主任秘書協助主任委員處理會務。

八處室計分為業務部門及行政部門。業務部門含綜合計畫處、核能管制處、輻射防護處及核能技術處；行政部門含秘書處、人事室、會計室、政風室。

九個依任務需要成立之內部委員會為「原子能科學技術研究發展成果審議委員會」、「核子設施安全諮詢委員會」、「核能四廠安全監督委員會」、「游離輻射安全諮詢委員會」、「放射性物料安全諮詢委員會」、「國家賠償事件處理會」、「法規委員會」、「性別平等專案小組」及「性騷擾申訴處理委員會」。

另「核子事故調查評議委員會」及「核子事故復原措施推動委員會」為非常設之委員會，而係於核子事故發生後，分別依 「本會核子事故調查評議委員會設置辦法」及「核子事故復原措施推動委員會之成立與組織及運作作業要點」組成。