美国国立卫生研究院包括开展或支持健康和疾病各个领域研究的25个专门研究所，包括国家癌症研究所、国家心肺血液研究所、国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所、国家过敏和传染病研究所、国家儿童健康和人类发展研究所、国家牙科和颅面研究所、国家环境健康科学研究所，国家普通医学科学研究所、国家神经疾病和中风研究所、国家眼科研究所、国家衰老研究所、国家关节炎、肌肉骨骼和皮肤病研究所。

除了它的各个研究所外，国家卫生研究院还拥有国家医学图书馆，这是美国最重要的医学信息来源。国家卫生研究院还设有几个综合研究中心和计算机研究与技术部，该部门利用计算机技术支持全国范围内的卫生研究项目。

大多数由NIH资助的研究是在医学院、大学和其他非联邦机构进行的。资助的主要形式是研究补助金。