โครงสร้าง สทป. แบ่งกลุ่มงานออกเป็น 4 กลุ่ม
 
          1 กลุ่มกลยุทธ์ (Strategy Group คำย่อ SG) ประกอบด้วย 3 ฝ่าย 1 ส่วน และ 1 หน่วยธุรการ ดังนี้
                1.1 ฝ่ายนโยบายและแผน (Policy and Planning Department คำย่อ SPP) รับผิดชอบการจัดทำและบริหารแผนยุทธศาสตร์ แผนที่นำทางเทคโนโลยีป้องกันประเทศ แผนการเงิน กลยุทธ์ แผนงาน โครงการ กิจกรรม และแผนปฏิบัติงานต่างๆ ของ สทป. การวิเคราะห์ พัฒนา และบริหารกลยุทธ์และความเสี่ยง ของ สทป. ส่วนแผนและงบประมาณ และส่วนความร่วมมือระหว่างประเทศ โดย ผอ.ฝ่ายฯ ทำหน้าที่เป็นผู้ช่วยเลขานุการในการประชุมคณะกรรมการ เป็นเลขานุการในการประชุมคณะอนุกรรมการติดตามผลการดำเนินงานเชิงยุทธศาสตร์ และเป็นเลขานุการการประชุมคณะกรรมการอำนวยการสถาบัน รวมทั้งปฏิบัติงานอื่นตามที่ ผอ.สทป. มอบหมาย
                1.2 ฝ่ายวิเคราะห์เทคโนโลยีป้องกันประเทศ (Defence Technology Analysis Department คำย่อ STA) รับผิดชอบการจัดทำแผนแม่บทการวิจัยและพัฒนาตามแผนยุทธศาสตร์ของ สทป. เพื่อนำเสนอต่อคณะกรรมการ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม และสภากลาโหม ทำหน้าที่ ศึกษา วิจัย วิเคราะห์ สังเคราะห์ รวบรวม และเก็บรักษาข้อมูลด้านเทคโนโลยีป้องกันประเทศ
                1.3 ฝ่ายพัฒนากิจการ (Business Development Department คำย่อ SBD)
                1.4 ส่วนกิจการพิเศษ (Corporate Communication Division คำย่อ SCC) รับผิดชอบงานประชาสัมพันธ์และการสื่อสารต่อภายนอกทั้งปวงขององค์กร ซึ่งรวมถึงงานนิทรรศการ งานสิ่งพิมพ์ งานเอกสารและข้อมูลเผยแพร่ งานพัฒนาชื่อเสียงและภาพพจน์ขององค์กรให้เป็นที่ปรากฎในระดับชาติและสากล งานบรรษัทบริบาล (Corporate Social Responsibility) งานพิธีการ งานชุมชนสัมพันธ์ การจัดงานวันสถาปนาหน่วย งานต้อนรับการเยี่ยมชม การทำหน้าที่บรรยายสรุปและนำชม การพัฒนาข้อมูลสื่อสารทาง Website ให้ครอบคลุมและทันสมัย การจัดทำเอกสารและรายงานประจำปีของสถาบันฯ เพื่อเสนอต่อผู้บริหาร สทป. คณะกรรมการ และรัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม ตลอดจนทำหน้าที่ประสานงานเพื่อเยี่ยมชมหน่วยงานอื่นในประเทศ
                1.5 เลขานุการกลุ่มกลยุทธ์ (Group Secretary (Strategy Group) คำย่อ GSS) ทำหน้าที่เสมือนเลขานุการของผู้บังคับบัญชากลุ่มงาน ผอ.ฝ่ายฯ และ ผอ.ส่วนกิจการพิเศษ รับผิดชอบการจัดตารางงาน นัดหมาย กลั่นกรอง ตรวจสอบ แยกแยะหนังสือเข้าออกของกลุ่มงาน สนับสนุนการเดินทางไปปฏิบัติงานในประเทศและต่างประเทศของกลุ่มงาน การจัดประชุม การจัดทำเอกสารประกอบการประชุม และรายงานการประชุมของคณะอนุกรรมการที่กลุ่มงานรับผิดชอบ และของคณะกรรมการอานวยการสถาบัน และสนับสนุนกิจการอื่นๆ ทั้งปวงของหน่วยงานในกลุ่มงานกลยุทธ์นี้ รวมทั้งประสานงานกับหน่วยงานอื่นที่เกี่ยวข้องกับภารกิจความรับผิดชอบข้างต้น และปฏิบัติงานอื่นตามที่ ผอ.สทป. มอบหมาย

          2 กลุ่มปฏิบัติการ (Operation Group คำย่อ OG) ประกอบด้วย 3 ฝ่าย 1 โรงปฏิบัติการ และ 1 หน่วยธุรการ คือ
                2.1 ฝ่ายวิจัยและพัฒนา (Research and Development Department คำย่อ ORD) มีหน้าที่ศึกษา วิจัย พัฒนา ออกแบบ ประกอบ และทดสอบทดลองต้นแบบยุทโธปกรณ์ตามแผนแม่บทฯ หรือตามที่ได้รับมอบหมาย
                2.2 ฝ่ายการมาตรฐานและประเมินผล (Standard and Evaluation Department คำย่อ OSE) มีหน้าที่พัฒนาและควบคุมกากับดูแลการสร้างต้นแบบ การควบคุมคุณภาพ การทดสอบทดลอง การติดตั้งใช้งาน การบารุงรักษา ความปลอดภัยทางวิศวกรรม
                2.3 ฝ่ายบริหารแผนงาน (Program Management Department คำย่อ OPM) รับผิดชอบการบริหารงานวิจัยพัฒนาต้นแบบยุทโธปกรณ์ ซึ่งรวมถึงการบริหารการทดสอบทดลอง การประกอบรวม การสร้างต้นแบบเชิงอุตสาหกรรม การส่งมอบ และการแนะนาติดตั้งใช้งานแก่หน่วยผู้ใช้ด้วย นักบริหารโครงการในฝ่ายนี้มีหน้าที่ในการกำหนดแผน กรอบเวลา และงบประมาณ เพื่อมอบหมายให้นักวิจัย นักพัฒนา และ จนท.ในส่วนงานอื่นๆ ปฏิบัติให้เป็นไปตามกำหนดและเป้าหมายเพื่อให้ผลสัมฤทธิ์เป็นไปตามแผนยุทธศาสตร์ แผนปฏิบัติงานสี่ปี และแผนปฏิบัติงานประจาปีขององค์กร และปฏิบัติงานอื่นตามที่ ผอ.สทป. มอบหมาย
                2.4 โรงปฏิบัติการวิจัยและพัฒนา (Research and Development Workshop 1 คำย่อ OW1)มีโครงสร้างแบ่งออกเป็น 3 ส่วนงาน ได้แก่
ส่วนสนับสนุน กํากับดูแลงานบริหารทั่วไป ได้แก่ งานธุรการ งานบัญชี งานการเงิน การจัดซื้อ งานควบคุมพัสดุ งานเอกสาระบบงาน งานรักษาความปลอดภัย งานแพทย์และพยาบาล และงานสถานที่และซ่อมบํารุงทั่วไป
ส่วนปฏิบัติการ กํากับดูแลการวางแผนงานการวิจัยพัฒนาและทดสอบทดลองภารกิจต่างๆ โดยแยกออกเป็นกลุ่มงานประกอบรวม กลุ่มงานเครื่องกล กลุ่มงานบรรจุดินขับ และกลุ่มคลัง
ส่วนคุณภาพและความปลอดภัย กํากับดูแลแผนงานด้านคุณภาพและความปลอดภัยทางวิศวกรรม ทั้งในด้านงานเคมี วัตถุระเบิด การกล ไฟฟ้าอิเลกทรอนิกส์ และรับผิดชอบงานการทดสอบทดลองทั้งปวงในโรงปฏิบัติการ
                2.5 เลขานุการกลุ่มปฏิบัติการ (Group Secretary (Operations Group) คำย่อ GSO) ทำหน้าที่เสมือนเลขานุการของผู้บังคับบัญชาของกลุ่มงาน และ ผอ.ฝ่ายในกลุ่มงาน รับผิดชอบการจัดตารางงาน นัดหมาย กลั่นกรอง แยกแยะหนังสือเข้าออก สนับสนุนการเดินทางไปปฏิบัติงานในประเทศและต่างประเทศของกลุ่มงานปฏิบัติการ และสนับสนุนกิจการอื่นๆ ทั้งปวงของหน่วยงานในกลุ่มงานปฏิบัติการนี้ รวมทั้งประสานงานกับหน่วยงานอื่นที่เกี่ยวข้องกับภารกิจความรับผิดชอบข้างต้น และปฏิบัติงานอื่นตามที่ ผอ.สทป. มอบหมาย

          3 กลุ่มบริการทางวิชาการและเทคนิค (Technical and Service Group คำย่อ TG) ประกอบด้วย 1 ฝ่าย 1 ศูนย์ และ 1 หน่วยธุรการ คือ
                3.1 ฝ่ายองค์ความรู้และการเผยแพร่ (Knowledge and Publication Management Department คำย่อ TKP) รับผิดชอบในส่วนบัณฑิตศึกษา ส่วนบริหารองค์ความรู้ และส่วนวารสารและเผยแพร่ข้อมูล 
                3.2 ศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีป้องกันประเทศ (Defence Technology Excellence Center คำย่อ TEC) มีหน้าที่พัฒนาและสร้างความเป็นเลิศด้านวิชาการที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีป้องกันประเทศ กำกับดูแลและให้บริการทางวิชาการและทางเทคนิคแก่หน่วยงานภาคส่วนต่างๆ ทั้งรัฐ เอกชน และสาธารณะ และปฏิบัติงานอื่นตามที่ ผอ.สทป. มอบหมาย
                3.3 เลขานุการกลุ่มบริการทางวิชาการ (Group Secretary (Technical and Service Group) คำย่อ GST) ทำหน้าที่เสมือนเลขานุการของผู้บังคับบัญชาของกลุ่มงาน และ ผอ.ฝ่ายในกลุ่มงาน รับผิดชอบการจัดตารางงาน นัดหมาย กลั่นกรอง แยกแยะหนังสือเข้าออก สนับสนุนการเดินทางไปปฏิบัติงานในประเทศและต่างประเทศของกลุ่มงานปฏิบัติการ และสนับสนุนกิจการอื่นๆ ทั้งปวงของหน่วยงานในกลุ่มงานปฏิบัติการนี้ รวมทั้งประสานงานกับหน่วยงานอื่นที่เกี่ยวข้องกับภารกิจความรับผิดชอบข้างต้น และปฏิบัติงานอื่นตามที่ ผอ.สทป. มอบหมาย

          4 กลุ่มงานสนับสนุน (Administrative Group คำย่อ AG) ประกอบด้วย 4 ฝ่าย และ 1 หน่วยธุรการ คือ
                4.1 ฝ่ายทรัพยากรบุคคล (Human Resource Department คำย่อ AHR) ทำหน้าที่บริหารและพัฒนา ทรัพยากรบุคคลของ สทป. กำหนดนโยบายบุคลากร และปฏิบัติงานอื่นตามที่ ผอ.สทป. มอบหมาย ในการนี้ ให้ ผอ.ฝ่ายทรัพยากรบุคคล ทำหน้าที่เป็นเลขานุการการประชุมอนุกรรมการนโยบายทรัพยากรบุคคลด้วย
                4.2 ฝ่ายเทคโนโลยีสารสนเทศ (Information Technology Department คำย่อ AIT) ทำหน้าที่บริหาร พัฒนา และให้บริการเทคโนโลยีสารสนเทศแก่บุคลากรในองค์กร นำเสนอนโยบายและแนวทางการปฏิบัติที่เกี่ยวข้องแก่ผู้บังคับบัญชา และปฏิบัติงานอื่นตามที่ ผอ.สทป. มอบหมาย ประกอบด้วยส่วนพัฒนาเทคโนโลยีสารสนเทศ และส่วนบริการเทคโนโลยีสารสนเทศ
                4.3 ฝ่ายสนับสนุนองค์กร (Corporate Support Department คำย่อ ACS) ประกอบด้วยส่วนธุรการ ส่วนบัญชี ส่วนการเงิน และส่วนรักษาความปลอดภัย
                4.4 ฝ่ายส่งกำลังบำรุง (Logistics Department คำย่อ ALG) มีหน้าที่บริหารคุณภาพพัสดุ จัดหาพัสดุ และควบคุมพัสดุและซ่อมบำรุง
                4.5 เลขานุการกลุ่มสนับสนุน (Group Secretary (Administrative Group) คำย่อ GSA) ทำหน้าที่เสมือนเลขานุการของผู้บังคับบัญชาของกลุ่ม และ ผอ.ฝ่ายในกลุ่มงาน รับผิดชอบการจัดตารางงาน นัดหมาย กลั่นกรอง แยกแยะหนังสือเข้าออก สนับสนุนการเดินทางไปปฏิบัติงานในประเทศและต่างประเทศของกลุ่มงานบริหาร และสนับสนุนกิจการอื่นๆ ทั้งปวงของหน่วยงานในกลุ่มงานบริหารนี้ รวมทั้งประสานงานกับหน่วยงานอื่นที่เกี่ยวข้องกับภารกิจความรับผิดชอบข้างต้น และปฏิบัติงานอื่นตามที่ ผอ.สทป. มอบหมาย