新疆碳捕集、利用与封存重点实验室下设二氧化碳低能耗低成本捕集研究中心、二氧化碳超临界管输与保障研究中心、二氧化碳提高采收率高效利用研究中心、二氧化碳地质封存与井筒完整性研究中心4个研究机构，以及办公室（管理机构）和分析测试中心（仪器设备共享平台）。

实验室实行管理委员会领导下、学术委员会指导下的主任负责制。管理委员会由克拉玛依校区、新疆油田公司相关领导和专家组成，负责决策、解决实验室建设中遇到的重大事项，加大人才引进、流动、建设方面的力度和时效性，切实保障实验室的建设进度和效果。学术委员会由行业专家和学者组成，负责审议重点实验室的发展目标，研究方向、重大学术活动、年度工作等。办公室和分析测试中心负责研究室组织协调、人才引育、成果转化、交流合作、设备共享等。