国家工程中心采用理事会领导下的主任负责制，设立技术委员会提供咨询决策支持。

中心内设4个管理部门：综合管理部、人力资源部、党群工作部（纪检工作部）、科技管理部。

6个研究机构：城市环境研究所、城市管网研究所、绿色流域研究所、系统仿真研究所、环境政策研究所、长江生物多样性研究中心。

3个支持中心：技术转化中心、监测及信息中心、对外交流中心。