Outre un siège administratif à Washington, elle dispose de deux bases de lancement, l'une sur la côte est (John F. Kennedy Space Center, cap Canaveral), l'autre sur la côte ouest (Vandenberg) des États-Unis, et d'une série de centres de recherche, dont le Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, Californie), responsable des missions d'exploration des planètes par des sondes automatiques, et le Johnson Space Center (Houston, Texas), responsable de la préparation et du suivi des vols spatiaux pilotés.