Tieteen päivien järjestelyvastuu on Tieteellisten seurain valtuuskunnalla, jonka lisäksi järjestäjiin kuuluvat Suomen Kulttuurirahasto, Suomalainen Tiedeakatemia, Suomen Tiedeseura, Teknillisten Tieteiden Akatemia, Svenska Tekniska Vetenskapsakademien i Finland, Tieteen tiedotus ry ja Koneen Säätiö. Näiden taustaorganisaatioiden ohella Tieteen päivien keskeisiä tukijoita ja yhteistyökumppaneita ovat Tieteen päivien Nuorten päivää tukeva Helsingin Sanomain Säätiö sekä Helsingin yliopisto, joka tarjoaa tilat Tieteen päivien käyttöön veloituksetta.

Tieteen päivien ohjelmasta vastaa tehtävään valittu ohjelmatoimikunta. Ohjelmatoimikunta nimitetään aina kaksivuotiselle kaudelle, joka alkaa edellisten Tieteen päivien päätyttyä ja päättyy seuraaviin Tieteen päiviin. Ohjelmatoimikunnan nimittää pysyvä ohjausryhmä, jonka jäsenet edustavat Tieteen päiviä järjestäviä tahoja.

Tieteen päivien pysyvään ohjausryhmään kuuluvat professori Pekka Aula (Suomalainen Tiedeakatemia), professori Mats Gyllenberg (Suomen Tiedeseura), dosentti Ilona Herlin (Koneen Säätiö), akatemiasihteeri Åsa Lindberg (Svenska Tekniska Vetenskapsakademien i Finland), emeritusprofessori Markku Löytönen (Tieteen tiedotus ry), toiminnanjohtaja Lea Ryynänen-Karjalainen (Tieteellisten seurain valtuuskunta), toimitusjohtaja Susanna Pettersson (Suomen Kulttuurirahasto) ja pääsihteeri Leena Wahlfors (Teknillisten Tieteiden Akatemia). Ryhmän sihteerinä toimii Tieteen päivien pääsihteeri Mandi Vermilä.

Tieteen päivien ohjelmaan kuuluu myös 9.-luokille ja lukiolaisille suunnattu Nuorten päivä, jota Helsingin Sanomain Säätiö rahoittaa sekä kaupunkitapahtuma Tieteiden yö, jota rahoittaa Koneen Säätiö. Näiden tapahtumien ohjelma toteutetaan yhdessä laajan yhteistyöverkoston kanssa.