Науковій діяльності Інституту відповідає його структура, яка в 2018 р. представлена наступними науковими підрозділами:
- відділ медичної хімії;
- відділ науково-методичної, інформаційної та патентно-ліцензійної роботи;
- відділ токсикології;
- відділ фармакології клітинних сигнальних систем та експериментальної терапії;
- Державна лабораторія з контролю якості лікарських засобів;
- Експерементально-біологічна клініка (ВІВАРІЙ);
- відділи фармакології:
- лабораторія онкофармакології;
- лабораторія фармакології ефекторних органів і систем;
- лабораторія фармакології протимікробних засобів.