국무위원인 장관과 그 밑에 정무직차관과 3개 실 3개 국 1개 사무소를 두고 있었다.
과학기술처의 조직으로서 기획예산·행정관리 및 법무업무를 담당하고 있는 기획관리실, 연구개발사업 수행에 관한 지원과 연구기관의 운영관리에 관한 제도의 발전 및 기준을 맡는 연구관리와 기초연구조정·기계연구조정·전기전자연구조정·화공연구조정 및 동력자원연구조정의 업무를 총괄하고 있는 연구개발조정실, 과학기술 기본정책의 수립, 기술진흥회의의 주관, 기술용역업의 육성, 기술개발·정보산업기술의 진흥, 과학기술인력에 관한 기본정책수립 및 그 활용, 기술의 이전, 연구협력 및 국제기술협력을 총괄하는 기술정책국, 원자력의 이용 및 개발에 관한 기본정책에 관한 업무 및 원자력관계 안전지침과 기술지침 및 손해배상에 관한 업무 및 원자로와 핵물질관계시설의 인·허가 및 안전성을 심사, 분석하는 등 원자력관계사무를 총괄하는 원자력실, 기술협력을 총괄하는 기술협력국, 인력 계획 및 개발, 과학기술진흥을 담당하는 기술인력국이 있다.
대덕단지의 관리업무를 관장하는 대덕단지관리사무소를 두고 있다. 그 밖에도 국립중앙과학관 및 중앙기상청이 소속기관으로 설치되어 있으며, 감독을 받는 법인으로 한국과학기술원·한국화학연구소·한국기술개발주식회사 및 한국과학재단 등이 있다.
과학기술에 관한 종합·조정 업무를 담당하는 중앙행정기관의 설치는 1961년 10월 경제기획원에 기술관리국을 신설하고, 기술관리과·진흥과·조사과를 두어 과학기술진흥에 관한 계획의 수립 및 관리, 과학기술인력의 훈련, 외국기술도입계획의 수립, 과학기술에 관한 국제협약의 관리, 국내부존자원에 관한 조사, 과학기술정보의 수집과 활용에 관한 업무를 담당하게 하였다.
그 뒤 1967년 4월 과학기술처를 설립하여 경제기획원의 업무 등을 이관받고 기획관리실·총무과·연구조사실·진흥국 및 국제협력국을 두고 과학기술처장관 소속하에 원자력청·국립지질조사소를 두었다. 1970년 4월 공보담당관과 비상계획관을 신설하고 연구조사실은 연구조정실로 개편되었다. 1971년 9월 감사담당관을 신설하였다.
1973년 2월 연구조정실을 종합기획실로 개편하고 원자력청을 폐지하여 과학기술처의 원자력국으로 축소, 개편하였다. 1975년 6월 정보산업국을 신설하였고, 1976년 5월 자원조사관을 신설하였으며, 1976년 12월 종합기획실을 과학기술심의실로 개편하고 종합계획관·인력계획관·기술개발관을 신설하였으며, 1977년 12월 자원조사관을 폐지하였다.
1979년 3월 원자력국을 원자력개발국과 원자력안전국으로 분리하고 1981년 11월 다시 원자력관계 2국을 원자력국으로 통합하고, 정보산업국은 정보계획국으로 개편하였다. 1983년 11월 정보계획국을 정보산업기술국으로 하였고, 1985년 8월 진흥국·기술협력국 및 정보산업기술국을 통합, 기술정책실로 개편하였다.
1991년 4월 원자력국 및 안전심사관을 통합하여 원자력실로 개편하고, 기술정책실을 폐지하고 종전의 기술정책실 밑의 정책기획관·기술정책관·기술협력관을 기술진흥국·기술개발국·기술협력국으로 개편하였다. 1994년 12월 기술개발국을 폐지하여 기술진흥국으로 흡수, 통합하고 기술개발국의 정보산업기술기능을 정보통신부로 이관하였다.
1995년 11월 기술진흥국을 기술정책국으로 개편하고, 1997년 자원해양조정관이 추진해 온 해양기술개발업무가 해양수산부로 이관하였다. 1998년 2월 28일 21세기를 맞아 과학기술진흥의 중요성이 중대해짐에 따라 조직을 대폭 강화하고 대통령 직속의 과학기술부로 격상시켰다.
2008년 2월 정부조직법 개정에 따라 과학기술부는 교육인적자원부와 통합되어 교육과학기술부로 개편되었다. 2013년 3월 교육과학기술부의 교육 부문은 교육부로 이관, 과학기술 부문은 미래창조과학부로 이관되었다. 미래창조과학부는 2017년 7월 과학기술정보통신부(科學技術情報通信部)로 개편되었다.
→과학기술부