Структура научно-испытательной части с самого начала деятельности полигона была представлена тематическими подразделениями, лабораториями и отделами, определенным образом связанными с предстоящими направлениями научно-испытательных работ, а именно:
бомбардировочные установки самолетов-носителей для обеспечения подвески изделий, транспортирования и бомбометания. В это направление входили средства, связанные с доставкой изделий к самолетам-носителям для их подвески. Этим занимались ведущие специалисты: Федотов Ф.С., Бутко И.К., Горелов П.И., Борисов В.Ф.;
самолетные средства обеспечения прицельного бомбометания и боевого применения атомных бомб — Лавров С.М., Голубев Г.Т.;
система автоматики изделий, проверка и испытания комплектующих узлов, сборка и контрольные проверки изделий в сборе, телеметрические измерения работы автоматики на траектории падения — Куликов С.М., Бутузов Д.Р., Стебельков А.Н., Давиденко Н.Н.;
система подрыва и электрического инициирования изделий — Ганшин М.П., Гаськов Г.И., Михеев В.И.;
средства самолетных измерений и регистрации условий транспортирования, параметров поражающих факторов взрыва и воздействия на самолеты-носители — Тукай А.Н., Кузнецов Б.Д.;
внешнетраекторные измерения — Корнюшин И.В., Богомолов А.С., Кушнарев П.И.; — расчетно-вычислительные работы по определению баллистических характеристик изделий — Бурдин Р.О., Кочан А.Н.;
фото — и киносъёмки — Орлов И.В., Овсянников А.Н.
За метеорологические измерения и прогнозирование метеоусловий отвечали Сперанский В.М., Самсонов С.В., Верзунова В.Д.
В 1952 г. в структуре НИЧ были организованы дополнительные отделы и частично преобразованы ранее созданные подразделения, основными из которых являлись:
отдел испытаний ядерных авиационных бомб — ведущие специалисты Белов Б.А., Афонин Н.И., Смирнов А.П., Хренов И.М., Великоцкий Г.Ф., Щербак М.К.;
отдел испытаний специальных боевых частей авиационных ракет — Кармановский В.И., Елагин Н.С., Лопатин В.А.;
отдел испытаний самолетов-носителей — Подлубный В.М., Донец И.И., Весненко В.Г., Новиков Е.И., Ухалкин В.Д., Щербаков И.С., Нестеренко Г.Н., Доржиев С.Д., Стан В.К.
отдел самолетных измерений — Тукай А.Н., Кузнецов Б.Д., Жуйков В.П., Никитин Н.С., Данилин А.М.
отдел испытаний средств эксплуатации, временного хранения и подготовки изделий к применению — Лохин П.Ф., Рыжов Д.Г., Чувилов В.А.;
отдел по средствам отбора радиоактивных продуктов из облака ядерного взрыва и дезактивации самолетов — Бутко И.К., Балабанов А.Н., Антоненко И. Д., Запрудный К. Ф., Мезелев Л. М.;
лаборатория механических и климатических испытаний — Василевич Г.А., Уваров С.Н.
Все испытательные подразделения при этом были объединены в три группы отделов, начальниками которых были Куликов С.М. (первая группа), Голубев Г.Т. (вторая группа) и Ганшин М.П. (третья группа).
В 1961 г. была осуществлена очередная реорганизация НИЧ. Все его подразделения были сведены в два управления: первое управление объединяло все подразделения, связанные непосредственно с испытанием ядерных боеприпасов, средств их эксплуатации, самолетов-носителей, а также средств отбора радиоактивных продуктов из облака ядерного взрыва; во втором управлении были сосредоточены подразделения по средствам внешнетраекторных, самолетных измерений, обработке результатов измерений, расчетно-вычислительные средства, а также лаборатории механических и климатических испытаний. Начальником первого управления был назначен Куликов С.М., а второго — Голубев Г.Т. В конце 1966 г., в связи с моим переводом в систему Минсредмаша, а Голубева Г.Т. — в Управление ВВС, первое управление возглавил инженер-полковник Кармановский Василий Иванович, а второе — инженер-полковник Кузнецов Борис Дмитриевич.