El ICN2 está liderado por el Director, el Prof. Pablo Ordejón, que depende del Patronato y cuenta con el asesoramiento del Consejo Asesor Científico, constituido por varios científicos reconocidos internacionalmente.

Las actividades de investigación están dirigidas por Líderes de Grupo, científicos de renombre a nivel global que dirigen equipos de investigación centrados en sus respectivas áreas de especialización. Su actividad cuenta con el apoyo de ingenieros de laboratorio especializados, personal técnico y administrativo. La Oficina de Desarrollo Estratégico del ICN2 anticipa y aborda los retos a los que se enfrenta el instituto a largo y corto plazo.

El ICN2 está formado por 20 Grupos de Investigación y nueve Unidades e Instalaciones Técnicas de Desarrollo y Apoyo, que cubren diferentes áreas de la nanociencia y la nanotecnología. Los nueve Departamentos y áreas de Administración, supervisados por el Gerente del ICN2, Xavier Massó, dan apoyo a la actividad de investigación con sus servicios y acciones.