根据《上海科技馆机构职能编制规定》（沪委编委〔2023〕15号），上海科技馆主要职责和内设机构如下：
上海科技馆主要职责
（一）开展动植物学、古生物学、地质学、天文学等自然科学，以及博物馆学、科学传播学、展品设计等领域理论及应用研究。
（二）开展科技类、自然类、天文类藏品的采集、征集、鉴定、修复、保管等工作。
（三）管理运行上海科技馆、上海自然博物馆、上海天文馆等科普场馆，向公众提供场馆开放服务及有关文创、期刊、影视等公共文化服务。
（四）举办常设性和临时性科普展览，组织公益性科普教育和科学传播活动，弘扬科学家精神，提升公众科学素养。
（五）开展国际、国内科普交流合作，推动优质科普资源共建共享。
（六）完成中共上海市科学技术工作委员会、上海市科学技术委员会交办的其他任务。
上海科技馆内设机构
（一）办公室。
（二）组织人事处。
（三）财务处。
（四）事业发展处。
（五）安全保卫处。
（六）合作交流处。
（七）资产管理处。
（八）科技馆运行保障处。
（九）自然博物馆综合处。
（十）自然博物馆运行保障处。
（十一）天文馆综合处。
（十二）天文馆运行保障处。
此外，上海科技馆设置10个专业技术机构。