牧原实验室实行理事会领导下的主任负责制，主任对牧原实验室的发展和管理全面负责；聘请海内外顶尖专家组成战略咨询委员会和学术委员会，为理事会决策提供咨询建议；下设服务机构、转化机构、科研机构，行使科技创新、实验技术、成果转化、保障服务等职能。