کمیسیون ملی یونسکو که وزیر علوم، تحقیقات و فناوری به‌عنوان رئیس آن می‌باشند، طبق اساسنامه دارای سه رکن است: شورای عالی، شورای اجرایی و دبیرخانه.
شورای‌عالی:
مهم‌ترین مرجع تصمیم‌گیری کمیسیون ملی یونسکو در ایران است که وظیفه اصلی آن تبیین سیاست‌ها و تصویب برنامه‌های کلی کمیسیون ملی در قالب برنامه‌ها و فعالیت‌های عمومی یونسکو، اظهار نظر در مورد تأمین بودجه، تأیید اعضای هیئت‌های اعزامی به کنفرانس عمومی و ارائه نظر درباره توسعه فعالیت‌های کمیسیون ملی و نهادهای ذی‌ربط است. اعضای شورای عالی عبارت‌اند از: وزرای علوم، تحقیقات و فناوری، امور خارجه، فرهنگ و ارشاد اسلامی، آموزش و پرورش، دبیرکل کمیسیون ملی یونسکو، رئیس سازمان حفاظت محیط زیست، رئیس سازمان صدا و سیمای جمهوری اسلامی ایران و هفت تن از شخصیت‌های علمی و فرهنگی کشور. ریاست شورای عالی با وزیر علوم، تحقیقات و فناوری است.
شورای اجرایی:
ارگان نظارتی بر اجرای برنامه‌های تصویب‌شده توسط شورای عالی است که مهم‌ترین وظایف آن عبارت است از: پیشنهاد برنامه و بودجه کمیسیون به شورای عالی، طرح و پیگیری پیشنهادهای جمهوری اسلامی ایران در کنفرانس عمومی و سایر مجامع یونسکو، پیگیری نظرها و پیشنهادهای دولت در مورد اجرای تصمیمات و توصیه‌های یونسکو در کشور، و همچنین ارائه پیشنهادهای لازم به دولت در خصوص چگونگی مشارکت در برنامه‌ریزی، اجرا و ارزیابی برنامه‌ها و فعالیت‌های یونسکو در کشور. شورای اجرایی متشکل است از: رئیس کمیسیون ملی یونسکو (وزیر علوم، تحقیقات و فناوری)، دبیرکل کمیسیون ملی یونسکو، معاون فرهنگی وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی، نمایندگان تام‌الاختیار وزیر فرهنگ و ارشاد اسلامی، وزیر آموزش و پرورش، سازمان صدا و سیما، مدیرکل امور بین‌الملل وزارت امور خارجه، رئیس سازمان میراث فرهنگی، صنایع‌دستی و گردشگری و یک نفر از شخصیت‌های علمی و فرهنگی عضو شورای عالی.
دبیرخانه:
دبیرخانه کمیسیون ملی یونسکو، نهاد مسئول اجرای برنامه های یونسکو در کشور و مجری مصوبات شورای عالی با هماهنگی شورای اجرایی است. ساختار دبیرخانه کمیسیون ملی مانند ساختار دبیرخانه یونسکو مرکزی در پاریس است که دارای بخش‌های برنامه‌ای، پشتیبانی و خدماتی می‌باشد. دبیرخانه کمیسیون ملی یونسکو – ایران که از نظر سازمانی وابسته به وزارت علوم، تحقیقات و فناوری است، زیر نظر دبیرکل اداره می‌شود. دبیرکل از میان شخصیت‌های علمی و فرهنگی کشور به پیشنهاد وزیر علوم، تحقیقات و فناوری و تأیید هیئت دولت منصوب می‌شود.
وظایف دبیرخانه: تهیه طرح برنامه و بودجه سالانه کمیسیون با مشورت شورای اجرایی، ارتباط با سایر کمیسیون‌های ملی به ویژه کشورهای منطقه به منظور همکاری در اجرای برنامه‌ها و مطالعات مشترک مربوط به فعالیت‌های یونسکو، برقراری ارتباط با وزارتخانه‌ها، مؤسسات و سایر ارگان‌های دولتی و نیز سازمان‌های غیر دولتی و نهادهای مردمی، نظارت بر اجرای برنامه‌های یونسکو در کشور و پیگیری آنها، انجام مطالعات و تهیه طرح‌های متناسب با نیازهای کشور در حوزه‌های آموزش، علوم، فرهنگ و ارتباطات با همکاری کمیته‌های ملی تخصصی، تهیه و ترجمه و انتشار کتب و نشریات ادواری یونسکو و دیگر مؤسسات علمی، فرهنگی و تربیتی، برقراری ارتباط منظم با نمایندگی جمهوری اسلامی ایران در یونسکو و تدوین گزارش سالانه فعالیت‌های کمیسیون ملی.
بخش‌های برنامه‌ای:
این بخش‌ها که مطابق با پنج زمینه اصلی فعالیت یونسکو تشکیل شده عبارت است از: گروه آموزش، گروه علوم طبیعی، گروه علوم اجتماعی و انسانی، گروه فرهنگ و گروه ارتباطات و اطلاعات. بخش‌های برنامه‌ای برای پیشبرد فعالیت‌های یونسکو در کشور دارای کمیته‌های ملی تخصصی‌اند که اعضای آنها مرکب از نخبگان کشور در حوزه‌های مختلف تخصصی است. کمیسیون ملی دارای کمیته‌های ملی با اعضای حقیقی و حقوقی به نمایندگی از وزارتخانه‌ها، مؤسسات، سازمان‌ها و انجمن‌های مرتبط با موضوع‌های کاری یونسکو می‌باشد.
بخش پشتیبانی:
شامل امور مالی و اداری، واحد فناوری اطلاعات و تدارکات است.
بخش خدماتی:
این بخش در بردارنده کتابخانه و مرکز اسناد، انتشارات و روابط عمومی است.