북한의 과학기술 전문 연구기관은 과학원을 비롯 농업과학원, 의학과학원, 제2자연과학원, 원자력연구단지, 각 대학 연구소 등과 각 성 산하 연구소 등이 있다. 이들 연구소는 연구실과 실험실 및 중간 실험공장 등을 가지고 있다. 2000년 현재 북한의 과학기술 연구기관 수는 약 300여개로 추산되며 확인된 것은 200여개에 이른다.

1952년 12월 창립된 과학원은 북한 최고의 과학연구기관으로 평양시 은정구역에 위치하고 있다. 북한은 1982년 4월 과학원을 정무원의 행정부서로 격상시켰다가 1994년 2월에는 국가과학원으로 개칭, 각 부·위원회 산하 연구기관들을 통합하면서 기구를 확대하였다. 1998년 9월 내각 개편 때 다시 과학원으로 개칭하면서 일부 조직을 분리하였다.

과학원의 기구로는 3실·6처·20국·1위원회의 기술·행정부서가 있고 그 아래에 41개의 연구소, 10개의 분원(지방 1, 연구분원 9)이 있으며, 자체 실험기구를 생산하는 공장과 천문대 등을 두고 있다.

농업과학원은 1952년 3월 농업성 중앙농업연구소와 과학원 농업연구소가 통합되어 농업연구과학원으로 발족하였다. 1958년 8월에는 농업과학위원회로 되었다가 1963년 8월 다시 농업과학원으로 개편되었다.

이후 본원은 1994년 2월 과학원 확대 개편 때 과학원 산하기관이 되었다가 1998년 9월 내각 개편시 과학원에서 분리되어 농업성 산하 연구기관으로 되었다.

농업과학원의 기구로는 3실·6처·5국의 기술·행정부서가 있고 산하에 34개의 연구소, 18개의 지방분원, 1개의 종합시험장과 5개의 전문시험장 그리고 원종장과 수의약품 종합제조소 등이 있다.

의학과학원은 1958년 6월 과학원 산하의 의료과학연구소 및 약초원과 보건성 산하의 의학분야 연구소를 통합하여 의학과학연구원으로 발족하였다. 1963년 11월 의학과학원으로 개편되었다.

이후 본원은 1994년 2월에 다시 의학과학연구원으로 그 명칭이 환원되면서 과학원 산하기관이 되었다가 1998년 9월 내각개편 때 과학원에서 분리되어 보건성 산하 연구기관으로 되었다.

의학과학원은 2000년 현재 산하에 18개의 직할연구소와 2개의 분원과 의약품 자재관리소, 의학도서관, 의료기기 생산공장 등을 두고 있다.

제2자연과학원은 1960년대 초에 설립된 국방과학원을 1970년대 중반이후 개칭한 연구기관으로 군수산업 육성을 위한 연구사업을 수행하고 있다. 본원은 현재 당 중앙군사위원회(군수공업부)의 통제를 받고 있으며, 본원에는 유도무기, 전기 및 전자, 금속 및 화학소재, 기술경제 등 40여개의 부문별 연구소가 있는 것으로 알려진다.

원자력연구소는 1952년 12월 과학원 창설과 함께 부속 연구기관으로 발족하였다. 초기에는 방사성 동위원소의 공업, 농업, 의학분야 이용에 관한 연구를 주로 하였다. 그러나 1964년 4월에 영변 원자력 연구단지를 조성하여 1965년 6월에는 구소련으로부터 연구용 원자로 1기가 도입·설치되었고, 1986년 12월에는 5MW급 시험용 원자력발전소가 완공되었다. 1974년 1월 23일에는 '원자력법'이 제정되었다.

원자력관련 연구소는 크게 2개의 위원회와 1개의 연구원, 1개의 연구단지로 구성되어 있다. 원자력연구소는 행정체계상으로는 내각의 원자력총국에 속해 있다.