Tieteen päivien järjestelyvastuu on Tieteellisten seurain valtuuskunnalla, jonka lisäksi järjestäjiin kuuluu Suomen Kulttuurirahasto, Suomalainen Tiedeakatemia, Suomen Tiedeseura, Teknillisten Tieteiden Akatemia ja Svenska Tekniska Vetenskapsakademien i Finland. Näiden taustaorganisaatioiden ohella Tieteen päivien keskeisiä tukijoita ja yhteistyökumppaneita ovat Tieteen tiedotus ry, Koneen Säätiö ja 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), pääsihteeri Panu Nykänen (Teknillisten Tieteiden Akatemia) ja toiminnanjohtaja Lea Ryynänen-Karjalainen (Tieteellisten seurain valtuuskunta). Ryhmän puheenjohtajana toimii professori Ari Sihvola (Suomen Kulttuurirahasto) ja sihteerinä Tieteen päivien pääsihteeri Mandi Vermilä.

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