Le CTI est piloté par une Direction générale, composée d'un Directeur général et d'un Directeur général adjoint.
Quelques entités y sont directement rattachées : la Direction Sécurité et événements spéciaux, le programme AEL (Administration en ligne), le Project management office (PMO), le Centre d'expertise et de gestion et l'Observatoire technologique.

Dans sa partie principale, le CTI est composé de quatre Directions : Pôle clients, Centre de solutions, Infrastructures et Services, qui sont elles-mêmes structurées en services et secteurs.

La Direction Pôle clients est chargée du suivi de la relation client, notamment en analysant les besoins des services, et en élaborant avec eux leur stratégie informatique et son évolution.
La Direction Pôle Clients est structurée en services qui correspondent à des segments clés de l'activité de l'administration et qui recouvrent peu ou prou les départements :

• Territoire (y compris la construction)
• Education
• Eco-Santé
• Social
• Institutions
• RH et Finances
• Structures transversales (Chancellerie, Pouvoir judicaire, Grand Conseil)

La Direction Centre de solutions est chargée de proposer ou de développer des solutions concrètes et de les mettre en production; elle est structurée comme suit :

• Architecture et composants
• Développement
• Centre d'expertise ERP
• Intégration
• Qualité et tests

La Direction  Infrastructures est chargée de maintenir et de faire évoluer le réseau informatique et les télécommunications de l'Etat, afin de prendre en charge dans les meilleures conditions les solutions mises en place pour les clients. Elle se décline en trois entités :

• Réseaux et Télécoms
• Environnement et Architecture
• Systèmes et Gestion des données

La Direction Services a pour tâche de mettre à disposition des utilisateurs un environnement de travail informatisé adéquat, et de garantir son bon fonctionnement et son utilisation correcte.
Elle est composée de cinq entités :

• Poste de travail utilisateur
• Centre de services
• Gestion des biens informatiques
• Exploitation et pilotage
• Editique et restitutions