Akademia jest wyjątkowo złożoną organizacją. Jej filarem są członkowie PAN zrzeszeni w korporacji uczonych. To wybitni badacze i badaczki, wyróżniający się szczególnym dorobkiem i autorytetem. Członkostwo w PAN jest zaszczytem i wyrazem najwyższego uznania. Od 2010 roku w strukturach PAN działa też Akademia Młodych Uczonych, która skupia utalentowanych naukowców i naukowczynie młodego pokolenia.

Drugim filarem PAN jest najmocniejsza w kraju sieć badawcza, złożona z kilkudziesięciu instytutów naukowych. Tu powstają wynalazki, patenty i wiedza, które zmieniają świat i są najlepszą wizytówką Akademii. Z kolei liczne komitety i zespoły doradcze zajmują się upowszechnianiem nauki i dostarczaniem ekspertyz kluczowych dla prowadzenia rzetelnej debaty publicznej.

Ważną częścią PAN są biblioteki, archiwa, muzea, ogrody czy ośrodki konferencyjne. Akademia ma swoje placówki nie tylko w Polsce, ale także w stolicach europejskich, a nawet w pobliżu obu biegunów Ziemi (dzięki stacjom polarnym prowadzonym przez instytuty).

Przy PAN działa Komisja ds. Etyki w Nauce. Stoi ona na straży przestrzegania zasad etyki w nauce przez pracowniczki i pracowników uczelni, jednostek naukowych Akademii oraz instytutów badawczych. Działa tu także Komisja Rewizyjna. Zajmuje się kontrolą działalności finansowej i gospodarczej Akademii

PAN reprezentuje nasz kraj w wielu organizacjach międzynarodowych. Należy m.in. do Europejskiej Federacji Akademii Nauk ALLEA, Naukowej Rady Doradczej Akademii Europejskich EASAC oraz Europejskiego Mechanizmu Doradztwa Naukowego SAPEA. Utrzymuje stałe kontakty z partnerami z całego świata.

Pierwszą siedzibą PAN był Pałac Staszica w Warszawie. Dziś mieści się tu kilkanaście instytucji naukowych, w większości związanych z Akademią. Odbywają się tu także debaty, konferencje i spotkania. Władze PAN i Kancelaria Akademii mają swoją siedzibę w Pałacu Kultury i Nauki.