Struktura Centra ve formě šesti výzkumných oddělení je v souladu se šesticí výzkumných programů Centra:
- Nanokrystalické oxidy přechodných kovů v environmentálních, medicínských, katalytických a optických aplikacích (také pod zkratkou Oxidy).
- Uhlíkové nanostruktury, biomakromolekuly a hybridní systémy – syntéza, modelování interakcí a aplikace (zkracováno jako Uhlíkové nanostruktury).
- Biologicky aktivní sloučeniny a molekulární magnety na bázi komplexů přechodných kovů v interakci s nanokrystalickými magnetickými nosiči (zkracováno jako Komplexy).
- Pokročilé optické a fotonické technologie (zkracováno jako Nanofotonika).
- Pokročilé materiály na bázi nanočástic kovů a hydridů kovů s mimořádnými redukčními, antibakteriálními, sorpčními a katalytickými vlastnostmi (zkracováno jako Kovové nanomateriály).
- Nanometrické systémy a nanotechnologie v nových analytických přístupech (zkracováno jako Analytika).
V čele každého výzkumného oddělení stojí Vedoucí oddělení, kterého jmenuje Generální ředitel Centra a jemuž je zodpovědný. V otázkách plánování výzkumných aktivit úzce spolupracuje s Vědeckým ředitelem Centra. Pokud jde o otázky transferu technologií, vedoucí oddělení úzce spolupracuje s Koordinátorem transferu technologií.
Výzkumná oddělení sdílejí podstatnou část existujícího experimentálního vybavení a vybavení, které bude v průběhu řešení projektu pořízeno. Každý přístroj má (nebo bude mít) svého zodpovědného pracovníka, který zaznamenává využití přístrojového času ve spolupráci s Vedoucím oddělení a Koordinátorem transferu technologií organizuje využití přístroje pro zákaznická měření.