Современная структура УНПЦ РМ позволяет решать основные задачи, стоящие перед организацией и включает как научные подразделения (клинический отдел, экспериментальный отдел, лаборатории: эпидемиологическая, биофизическая), так и практические (клиническое отделение, отдел «База данных «Человек», Челябинский межведомственный экспертный совет по установлению причинной связи заболеваний, инвалидности и смерти с радиационным воздействием), а также органы управления (Учёный совет, административно-хозяйственную часть и др.).

Объединение научных лабораторий (молекулярной-клеточной радиобиологии, радиационной генетики, экологической патопсихологии и центра коллективного пользования) с клиническим отделением в рамках клинического отдела позволяет успешно решать уникальные медицинские проблемы у облученных людей, обусловленные неравномерным облучением организма с преимущественным облучением красного костного мозга и иммунных органов.

На базе УНПЦ РМ с 1998 года функционирует кафедра «Радиационной биологии» Челябинского государственного университета.