Le Muséum est administré par un conseil d'administration présidé par le président du muséum, assisté d'un conseil scientifique. Il est dirigé par le président du Muséum assisté de directeurs généraux délégués dont un directeur général délégué aux collections et un directeur général délégué en charge des ressources humaines et financières ainsi que de l'administration générale.

Le Muséum est composé de structures opérationnelles dont la liste est fixée dans les conditions définies au premier alinéa de l'article L. 711-7 du code de l'éducation , chargées de la mise en œuvre de la mission définie à l'article 3.