L'ISRO dispose d'une quinzaine d'établissements spécialisés. Les plus importants sont concentrés dans le sud de l'Inde en particulier à Bangalore, siège de l'agence spatiale, à Thiruvananthapuram et à Sriharikota,,:
Le site de lancement est le centre spatial Satish-Dhawan situé à Sriharikota dans l'État de l'. Il est créé 1971 et l'ISRO y tire à la fois ses lanceurs PSLV et GSLV. Il comprend deux complexes de lancement (bâtiment d'assemblage, pas de tir, centre de contrôle et moyens de suivi) pour les lanceurs et un pas de tir pour les fusées-sondes. Il comprend des installations permettant de fabriquer des propulseurs à propergol solide et de les tester. Le centre emploie 1 971 personnes en 2018.
Le centre spatial Vikram Sarabhai (Vikram Sarabhai Space Centre ou VSSC), dont l'établissement principal est situé à Thiruvananthapuram capitale de l'État du Kerala, est le site le plus important de l'ISRO. On y conçoit et assemble les lanceurs et les fusées-sondes de l'agence spatiale : PSLV, GSLV et GSLV Mk III. Le centre emploie 4 667 personnes en 2018.
Le LPSC (en) conçoit, développe et fabrique les moteurs à ergols liquides de l'agence spatiale. Il comprend deux établissement situés à Thiruvananthapuram (Kerala) et à  (Karnataka). Le centre emploie 1 211 personnes en 2018.
L'U R Rao Satellite Centre (en) (USRC) autrefois ISRO Satellite Centre (ISAC) est le centre principal de conception et de fabrication des satellites indiens et de développement des technologies nécessaires. Il dispose d'importants moyens pour tester les satellites. L'établissement est situé à Bangalore. Le centre emploie 2 538 personnes en 2018.
L'ISRO Propulsion Complex (en) (IPRC) (anciennement LPSC) créé en 2014 est chargé d'assembler et de tester les moteurs-fusées à ergols stockables, les engins cryogéniques et les étages. Il dispose d'équipements permettant de tester les moteurs-fusées dans un environnement simulant le vide. Il est responsable de la fourniture des moteurs-fusées à ergols stockables. Cet établissement est situé à Mahendragiri dans l'État du Tamil Nadu dans le Sud de l'Inde. Le centre emploie 636 personnes en 2018.
Le Space Applications Centre (en) (SAC) développe les instruments scientifiques installés sur les satellites et à bord d'avions. Il est également responsable du développement des logiciels utilisés par les systèmes de contrôle d'attitude. L'établissement dispose de deux campus situés à Ahmedabad dans l'État du Gujarat au nord-ouest de l'Inde. Avec le DECU le centre emploie 1 977 personnes en 2018.
Le National Remote Sensing Centre (en) (NRSC) est chargé de collecter les données des satellites d'observation de la Terre. Il les traite et les distribue. Cet établissement est situé à Hyderabad dans l'état de l'Andhra Pradesh. Le centre emploie 834 personnes en 2018.
L'ISRO Telemetry, Tracking and Command Network (ISTRAC) situé à Bangalore. Cet établissement est chargé des opérations de suivi des satellites. Il dispose à cet effet de stations terriennes et d'antennes à Bengalore, Lucknow, dans l'île Maurice, Sriharikota, Port Blair, Thiruvananthapuram, Brunei, Biak (Indonésie) ainsi que du réseau de stations de l'espace profond. Cet établissement emploie 434 personnes en 2018.
Le Master Control Facility (MCF) est chargé du contrôle des satellites géosynchrones et géostationnaires en orbite : série des INSAT, GSAT, Kalpana et IRNSS. Il dispose de deux établissement situés à Hassan dans l'État du Karnataka et Bhopal (Madhya Pradesh) dans le Sud de l'Inde. Le centre emploie 318 personnes en 2018.
L'ISRO Inertial Systems Unit (IISU) conçoit et développe les systèmes inertiels de l'agence spatiale. L'établissement est situé à Thiruvananthapuram (Kerala).
L'Electro Optics System (LEOS) situé également à Bangalore conçoit, développe et fabrique les capteurs utilisés par les satellites indiens. L'établissement, qui est rattaché au USRC est situé à Bangalore.
L'Human Space Flight Centre (HSFC) créé en janvier 2019 est un centre de recherche et développement multi-disciplinaire dont les activités sont centrées sur le programme spatial habité en particulier les premières missions avec équipage du programme Gaganyaan programmée en 2022. Parmi les activités de centre figurent la planification des missions, le développement du module orbital et des systèmes de support de vie, la sélection et l'entrainement des astronautes, de développement de différents simulateurs utilisés à l'entrainement, la coordination des taches de récupération puis de suivi des astronautes au retour sur Terre. Le centre est temporairement hébergé au siège de l'agence spatiale à Bengalore. Il emploie une centaine de personnes.
Le Development and Educational Communication Unit (DECU) développe des applications non commerciales (éducation, développement économique) reposant sur les données diffusées par les satellites de télécommunications. L'établissement est situé à Hyderabad dans l'État du Telangana au nord-ouest de l'Inde.
L'Indian Institute of Remote Sensing (en) (IIRS) est consacré à l'utilisation de des données des satellites d'observation de la Terre et à la formation. Cet établissement est situé à Dehradun dans l'État d'Uttarakhand dans l’extrême nord de l'Inde. Le centre emploie 113 personnes en 2018.
Le siège de l'ISRO et le département de l'Espace (en) se trouvent dans le même bâtiment à Bangalore. Ces deux entités emploient ensemble 393 personnes.