沈阳铸造研究所的组织结构分为业务部门和职能部门两个主要部分。
在业务部门，研究所专注于各种金属合金技术的研究和应用，包括:
新技术研究开发中心，致力于推动前沿技术的创新与发展。
铝合金技术产业部，专注于铝合金材料的开发和应用。
钛合金技术产业部，专门从事钛合金技术的研究与商业化。
特钢技术产业部，专注于特殊钢技术的开发和生产。
铜合金技术产业部，致力于铜合金技术的优化和应用。
铸造材料技术产业部，研究和生产各类铸造所需的优质材料。
铸造设备技术产业部，关注铸造设备的技术创新和升级。
机加中心，提供精密机械加工服务。
检测中心，负责产品质量的严格把控和测试。
学会及行业中心，积极参与行业交流和标准制定。
而职能部门则主要负责日常管理和决策支持，包括:
综合办公室，负责协调和行政管理工作。
经营管理部，负责企业的战略规划和运营管理。
科技管理部，关注科技项目的管理和成果转化。
生产管理部，确保生产过程的高效和质量控制。
质量技术部，确保产品和服务达到高标准。
企划发展部，负责企业的长远发展规划和市场拓展。
财务中心，负责财务管理与经济分析。