国家遥感中心的组织架构遵循开放与集成的理念，旨在整合和优化资源。它在全国范围内设立了17个关键业务部门，以提升工作效率和专业能力。这些部门包括：研究发展部，致力于技术创新与进步；技术培训部，为人员提供专业技能提升的平台；资料服务部，负责信息的收集与共享；地理信息系统部，处理和分析地理空间数据；遥感卫星地面部，专注于卫星地面操作与管理；武汉技术培训部，承担地区培训任务；自然资源部，关注地表资源的遥感监测；自然灾害遥感监测部，应对灾害预警；农业应用部，推动农业遥感技术的应用；气象卫星遥感部，负责气象数据的遥感获取；航空遥感部，利用航空手段进行遥感工作；地方遥感一部，服务于地方发展；北京分部，处理北京地区的遥感事务；福建分部，覆盖福建地区的遥感工作；林业资源与生态环境部，关注生态系统的遥感监测；全球变化与可持续发展研究部，探讨全球变化与可持续发展问题；地方遥感联络部，作为各地方的联络纽带，加强区域合作。
这些部门汇聚了全国遥感领域的顶尖人才，总计拥有3000多名科技人员，其中高级科技人员占比约1/3，他们的专业知识和技能对中心的发展起到了决定性作用。
国家遥感中心是科学技术部的下属专门机构，主要任务是： 研究遥感（含遥感、导航定位、地理信息系统，以下简称遥感）领域高新技术发展及产业化的发展状况和问题，为科技部制定遥感领域的方针政策、发展计划、协调全国各部门与各省市的遥感科技工作提出建议和对策；承担遥感空间信息领域高新技术研究发展计划项目和国家重大科技攻关计划项目的一般事务性管理工作；承担科技部在遥感领域的研究基地建设和产业发展的一般事务性管理工作；承担遥感科技和应用的国际交流与合作；开展国内外培训、资料和咨询等技术服务工作。