Cтруктура Института включает 39 научно-исследовательских подразделений. ​Девять лабораторий объединены по направлению геология нефти и газа, пять  – стратиграфия, палеонтология и седиментология, тринадцать – геофизика,  десять – в три территориально обособленных подразделения (филиалы). Также в Институте работают лаборатория геодинамики и палеомагнетизма, Арктический центр с научно-исследовательской станцией «остров Самойловский», информационно-аналитический центр, ВМНК «Ямал». В Институте и его филиалах функционируют аппараты управления, научно-вспомогательные подразделения, производственно-технические службы.

Основная структура Института утверждена Ученым советом от 14.04.2006 г. протокол № 5; от 27.04.2007 г. протокол № 5; 15.10.2007 г. протокол № 9; от 20.03.2008 г., протокол № 3; от 20.06.2008 г. протокол № 7; от 12.08.2008 г. протокол № 9; от 22.04.2009 г. протокол № 4; от 29.03.2010, протокол № 5; от 06.08.2010 г. протокол № 10; от 09.09.2011 г. протокол № 13; от 29.06.2012 г. протокол № 8; от 29.10.2012 г. протокол № 10; от 24.12.2012 г. протокол № 14; от 28.02.2013 г. протокол № 3; от 27.12.2013 г. протокол № 17; от 12.02.2014 г. протокол № 3; от 27.02.2015 г., протокол № 2; от 23.04.2015 г. протокол № 5; от 30.12.2015 г. протокол № 14; от 23.06.2016 г. протокол № 10; от 05.08.2016 г. протокол № 12 (приказ № 97 от 30.09.2016), и включает:​