Los institutos de investigación desarrollan la investigación científica y técnica, abarcando todas las disciplinas científicas y se vinculan con las áreas científico técnicas en función de su temática. Para el ejercicio de esta actividad se organizan internamente en grupos de investigación, departamentos y otras unidades que puedan aprobarse. En función de la titularidad estos podrán ser propios (titularidad del CSIC), mixtos (titularidad compartida con otras instituciones) y asociados (con personalidad jurídica independiente).

Para su funcionamiento interno los institutos están dotados de órganos de dirección (Dirección, Vicedirección/es, Junta y Comisión Rectora en el caso de los institutos mixtos), gestión (Gerencia) y asesoramiento (Claustro Científico y Comité de Asesoramiento Científico). Además, en ellos podrán constituirse una Asamblea de instituto y un Consejo de instituto.

Los centros nacionales son estructuras de investigación que además de desarrollar la misma, se constituyen como órganos de asesoramiento técnico experto de carácter obligatorio a los poderes públicos. Para el ejercicio de las actividades encomendadas se organizan internamente en grupos de investigación, departamentos y otras unidades que puedan aprobarse, así mismo podrán estar integrados por unidades técnicas especializadas y por institutos de investigación temáticamente relacionados.

Además de las anteriores estructuras de investigación existen unidades de apoyo como son las unidades técnicas especializadas y los centros de integración de servicios.

Las unidades técnicas especializadas tienen la función de prestar servicios especializados y/o transversales de carácter técnico o tecnológico a las estructuras de investigación y, en su caso, para la prestación de servicios al Estado.

Los centros de integración de servicios son estructuras de apoyo a la investigación creadas para atender a dos o más institutos o estructuras del CSIC, aunque pudieran perseguir objetivos científicos diferentes o pertenecer a diferentes áreas científico-técnicas. Su finalidad es la de dirección y gestión unificada de los servicios comunes administrativos y generales y técnicos que en cada caso se determine y su coordinación interna y con los institutos y estructuras a los que el centro preste servicio.

Actualmente el CSIC cuenta con 121 institutos de investigación distribuidos por todo el territorio nacional, a excepción de la Escuela Española de Historia y Arqueología de Roma (Italia), de los cuales 69 son de titularidad propia, 50 mixtos y dos asociados. Asimismo, existen tres centros nacionales (INIA, IGME e IEO).

Como unidades de apoyo a la investigación existen 10 centros de prestación de servicios (siete propios y tres mixtos) para dar apoyo técnico y administrativo a dos o más institutos y cuatro unidades técnicas especializadas (tres propias y una mixta).