中心设理事会，是中心最高决策机构，由各共建单位主管领导、中心主任、中心学术委员会主任组成。其职责是负责与教育部沟通协调；制定中心发展战略与研究方向；审议批准中心的重要政策和规章制度；聘任学术委员会成员、国际咨询委员会成员、首席科学家、中心主任和各研究部主任。理事会成员名单如下：
理事长：
侯建国（中国科学技术大学校长，教授，院士）
理事会成员（按姓氏笔画排序）：
邓小刚（国防科技大学副校长，教授）
朱长飞（中国科学技术大学副校长，教授）
李树深（中国科学院半导体研究所所长，研究员，院士）
郭光灿（中国科学技术大学，教授，院士）
潘 毅（南京大学副校长，教授）
潘建伟（中国科学技术大学，教授，院士）
戴 宁（中国科学院上海技术物理研究所副所长，研究员）
