Национальная академия наук Беларуси осуществляет свою деятельность через подведомственные ей научные институты, тематические отделы, научные и инженерные центры, Центральный ботанический сад, научные библиотеки и музеи. Кроме научно-исследовательских организаций в академии имеются Центральное конструкторское бюро с опытным производством, научно-иженерные предприятия, специальные конструкторские бюро, опытные производства, малые и совместные предприятия, которые осуществляют внедрение научно-технических разработок ученых академии.

Кроме того, академия опирается на научную деятельность индивидуальных членов НАНБ, работающих в других организациях Республики Беларусь.