作为世界上最大的国际标准化组织，ISO的机构设置引人关注，经过近70年的发展，目前形成的ISO主要管理机构有大会、理事会、技术管理局、中央秘书处，其中ISO大会是ISO的最高权力机构，每年9月召开一次会议。
ISO大会是ISO的非常设机构，1994年以前每3年召开一次，1994年开始根据ISO新章程改为一年一次。参加ISO大会的人员和组织包括ISO高级官员、165个成员代表团以及世界贸易组织（WTO）、国际电工委员会（IEC）和国际电信联盟（ITU）等国际组织。ISO大会将对ISO重大国际标准化战略和政策等管理事务进行决策，研究通过ISO章程修改决议和批准发布ISO战略发展规划，进行ISO主席、副主席等重要领导职务选举，通过ISO秘书长的工作报告等，是ISO规模最大、最重要的会议，由ISO成员轮流承办。ISO的主要官员有5位，分别是ISO主席、主管政策的副主席、主管技术的副主席、司库、秘书长，所有主要官员由理事会任命，ISO秘书长负责主持ISO的日常工作。2013年9月，中国标准化专家委员会委员张晓刚成功当选新一届ISO主席，任期自2015年1月1日至2017年12月31日，这是ISO成立以来我国专家首次担任的最高领导职务。
理事会是ISO的管理机构，也是事实上的最高权力机构。由ISO主席主持，通常每年召开3次会议。理事会由ISO官员（主席、副主席、司库、秘书长）、6个常任成员团体（2008年前为5个常任成员团体）和全体大会选出的13个成员团体组成。从1994年开始，ISO对所有成员国的业绩进行排队，对ISO贡献最大的成员团体被自动指定为理事会的常任成员，通常被称为ISO的常任理事国。2008年10月，中国成为ISO常任理事国。在协调一些重大问题时，ISO主席、副主席和秘书长十分重视与一些成员国和理事会成员作好沟通工作，尤其是常任理事国的沟通工作。ISO理事会下设政策发展委员会、合格评定委员会、消费者政策委员会、发展中国家事务委员会。
技术管理局（TMB）是ISO技术工作的最高管理和协调机构，由1名主席和理事会任命或选举的12个成员代表组成，每年召开3次会议。ISO技术管理局特别负责建立技术委员会；任命技术委员会主席；分配或重新分配技术委员会秘书处和分委会秘书处，在某些情况下批准技术委员会的名称、范围和工作计划，批准技术委员会建立和解散分委员会，必要时安排具体技术工作项目的优先顺序，协调技术工作包括分配负责制定几个技术委员会都感兴趣主题的标准或需要协调制定的标准的责任，监督技术工作的进展情况并采取适当的措施，审查对新技术领域工作的需求并对此进行规划，维护ISO/IEC导则和其他技术工作原则，考虑国家成员体提出的原则性事项及对新工作项目提案、委员会草案、询问草案或最终国际标准草案决定的申诉。
技术管理局的日常工作由ISO中央秘书处承担。必要时可设立专门机构，就有关标准化问题、基础问题、行业问题及跨行业协调问题、相关计划及必要的新工作等方面向TMB提出建议。技术管理局的专门机构有标准物质委员会、技术咨询组和技术委员会。
中央秘书处负责处理ISO日常行政事务，承担全体大会、理事会、3个政策制定委员会、技术管理局等一系列工作。