ITbMには、14名の主任研究者（PI）が所属しています。国内からは吉村 崇（拠点長）、山口 茂弘（副拠点長）、伊丹 健一郎、木下 俊則、大井 貴史、Florence Tama、柳井 毅、土屋 雄一朗、Anuphon Laohavisitの9名の名古屋大学教員、 海外からはJeffrey W. Bode（ETH-Zürich、スイス）、Cathleen M. Crudden（クイーンズ大学、カナダ）、鳥居 啓子（テキサス大学オースティン校、米国）、Steve A. Kay（南カリフォルニア大学、米国）、Wolf B. Frommer（デュッセルドルフ大学、ドイツ）の5名のPIが参画し、兼務している学内の部局（理学研究科、生命農学研究科、工学研究科、物質科学国際研究センター）と連携しながら研究・教育活動を行なっています。PIはそれぞれの研究グループを率いていますが、その枠組みは非常に柔軟かつ有機的であり、研究グループ間には従来の研究室にみられるような障壁が一切存在しないのが大きな特徴です。
ITbMには国内外に連携機関が存在します。海外PIの所属する大学・研究機関に加え、全米科学財団（NSF）の研究拠点であるCenter for Selective C-H Functionalization、理化学研究所・環境資源科学研究センターおよび台湾の中央研究院化学研究所と緊密な連携をとっています。 また、ITbMと共同で研究を推進する国内外の研究者に連携研究者として参画いただき、協力して研究を推進しています。
ITbMは研究遂行に必要不可欠な4つのセンターを設置しています。分子の同定を行う分子構造センター、分子を一元管理しバイオアッセイなどを行う化合物ライブラリーセンター、バイオイメージングを行うライブイメージングセンター、そしてペプチドやたんぱく質を迅速に合成するペプチドプロテインセンターです。これらのセンターは外部機関からの利用も可能で、最先端の測定技術・装置を兼ね備えています。
ITbMを支えるもうひとつの重要な組織が事務部門です。事務部門長のもと、マネジメント部門（総務・会計担当）に加え、研究のプレスリリースなど様々なアウトリーチ活動に関する業務を研究者と一体となって推進するリサーチプロモーションディビジョン、研究成果の技術移転や社会実装を推進する戦略企画ディビジョンを設置しています。