Przy prezesie POLSA działa Rada Studentów, ciało doradcze zrzeszające studentów polskich uczelni zainteresowanych rozwojem sektora kosmicznego.
Organizacja Siedziba i oddziały Siedziba główna POLSA znajduje się w Gdańsku, w budynku C Gdańskiego Parku Naukowo-Technologicznego przy ul. Trzy Lipy 3. Decyzja o lokalizacji w Gdańsku zapadła na wniosek senatora Edmunda Wittbrodta. Agencja posiada również dwa oddziały terenowe, w Warszawie i Rzeszowie.
Organy i struktura Organem nadzorczym i doradczym agencji jest Rada POLSA, składająca się z przedstawicieli administracji rządowej, nauki i przemysłu. Do jej zadań należy m.in. opiniowanie kierunków rozwoju Agencji, projektów strategicznych programów badań oraz analiza efektywności jej działań. Według stanu na 2026 rok, po zmianie statutu rozporządzeniem Ministra Finansów i Gospodarki z 23 grudnia 2025 roku, obowiązującej od 1 stycznia 2026 roku, w strukturze POLSA funkcjonują departamenty odpowiedzialne m.in.