國防部成立於１９４９年，是總統領導與指揮美國武裝力量的最高統帥機關。國防部長由文職官員擔任，由總統提名，經參議院批准，他是總統在防務方面的首席助手。國防部的主要職責是制定全軍統一的國防政策和軍事戰略，通過三個軍種部對全軍實施行政領導，通過參聯會對全軍實施作戰指揮；制定國防預算和兵力規劃；領導全軍國防科技研究和後勤工作；對外負責軍事談判、派遣軍事顧問團、培訓外國軍隊和監督軍事援助的使用等。其下屬機構不斷發生變化，當前主要有國防部長辦公廳、１５個業務局、參聯會、３個軍種部和９個聯合作戰司令部。
國防部長辦公廳由部長、第一副部長、四名副部長、六名助理部長、二名部長助理、法律總顧問、監察長等人組成。第一副部長協助部長管理國防部的日常工作，在國防部長不在位或喪失工作能力時行使國防部長的權力。四名副部長分別是政策副部長（負責北大西洋條約組織事務、地區安全事務、軍備控制談判、對外軍援軍貿、情報收集與分析等）、採辦與技術副部長（負責全部武器裝備的研究、試驗、生產、採購和供應，負責與採購武器裝備有關的情報活動和軍事工程建設）、人員與戰備副部長（負責全軍人力和人事管理，部隊結構、教育、作戰訓練和戰備程度，人力的動員和遣散，全軍衛生保健與醫療等）、審計副部長（負責對國防預算和國防規劃的制定和實施進行監督、指導和核查人兩名助理部長協助政策副部長工作，分管國際安全事務和國際安全政策。一名主管經濟安全的助理部長和∼名負責原子能事務的部長助理協助採辦與技術副部長工作。一名負責部隊管理政策的助理部長和一名負責衛生事務的助理部長協助人員與戰備副部長工作。另有一名Ｃ３１助理國防部長，負責對全軍的通信。指揮、控制與情報系統的建設規劃進行協調並提供政策指導。一名公共事務國防部長助理負責與新聞機構和國內民間團體保持聯繫等
１５個業務局分別是國防情報局（負責統一各軍種情報的分析、整編與分發）、國家保密局／中央保密署（負責收集外國信號情報並對本國通信、電腦和作戰活動進行保密）、國家圖像測繪局（負責提供給圖、製圖和大地測量產品與勤務）、國防資訊系統局（提供作戰通信保障）、國防調查局（負責對國防部軍人和文職人員及國防部合同商進行人員可靠性調查）、國防後勤局（提供物資支援）、高級研究計劃局（指導全軍高新技術的基礎研究、值用研究與開發工作）、彈道導彈防禦機構（管理和指導有關反彈道導彈系統技術的研究）、國防核武器局（負責核武器系統的採購、儲備和安全保密工作）、現場核查局（負責監督控制裁減核、生、化等大規模殺傷性武器的執行情況）、國防司法局（負責向國防部各單位提供法律諮詢）、國防財會局（統管全軍的財會工作）、國防合同審計局（負責國防部的全部合同審計工作）、因傷安全援助局（負責指導、管理和監管安全援助計劃的實施）和國防給養局（領導全軍給養品的籌集、調撥和供應工作，領導各她全軍性的兵站和食品商店系統）。
參謀長聯席會議為國防部長直轄的軍事參謀機構，其組成人員有主席、副主席、陸軍參謀長、海軍作戰部長、空軍參謀長和陸戰隊司令。其主要職責；一是向總統和國防部長提出關於軍隊建設、國防規劃、採辦計劃、制定聯合作戰條令和武裝部隊聯合訓練政策等方面的建議；二是在戰時協助國家指揮當局對武裝力量實施戰略指導，監督各聯合司令部的活動。參聯會的常設機構是聯合參謀部，由參聯會主席全權領導。聯合參謀部的編制員額為１３７５人，其中軍官８４１人。士兵３１８人，文職人員２１６人。其下設８個職能部，即人力人事部，情報部，作戰部，後勤部，戰略計劃與政策部，指揮、控制、通信和電腦系統部，作戰計劃與協調部，部隊結構、資源與評估部；另有一個支援部，即管理部。要強調的是，參聯會無權指揮軍隊，但它在國防部長的領導下，負責向作戰指揮官下達總統和國訪部長對武裝部隊的命令。１９８６年《戈德華特一尼科爾斯法》通過後，參聯會主席的權力得到了明確和加強，他在一定程度上代表了軍方說話。即便如此，他充其量不過是總統、國防部長和國家安全委員會的首席軍事顧問。 陸、海、空三個軍種部直屬國防部長領導，負責本軍種的人事、裝備、訓練、科研、後勤等事務，但無作戰指揮權。各軍種設部長、副部長各一名，另設若幹名助理部長和幫辦，協助正副部長工作。各軍種部的基本職責是：建設一支現代化軍隊，建立充分的人員和物資儲備，為完成總統和國防部長賦予的各項軍事任務做好準備。它們一般由部長辦公廳、參謀部（海軍稱作戰部和陸戰隊司令部）和一級司令部組成。部長辦公廳由正副部長、助理部長、幫辦、審計長、監察長、法律總顧問等官員組成。各軍種參謀部是本軍種部長的軍事參謀與辦事機構，由參謀長及其主要助手、一般參謀部門和特業參謀部門組成。一般參謀部門是指人事、情報、作戰、後勤、預備隊、研究與開發等部門；特種參謀、工程兵、憲兵、牧師、航太、新聞、軍法、軍史等部門。但各軍種所轄的一級司令部差異較大。
陸軍部下轄的一級司令部共有１５個，即陸軍訓練與條令司令部，負責制定陸軍戰鬥條令和管理陸軍部隊的訓練等。陸軍情報與保密司令部，負責陸軍軍以上單位的情報收集、反情報、通信保密、電子戰、技術監督等工作。陸軍部隊司令部，負責領導和指揮駐美國本上的陸軍現役部隊和預備役部隊。陸軍資訊系統司令部，負責領導和管理陸軍電子通信部隊。陸軍醫療司令部，負責管理平時和戰時的醫療衛生工作。陸軍工程兵司令部，領導分佈在全國的１３個工兵分區、若干試驗中心和專業工程部門，擔負軍事和民用工程建築任務。刑事犯罪調查司令部，負責對陸軍軍人刑事犯罪進行調查等。陸軍器材司令部，負責陸軍武器裝備的研製、試驗、鑒定、生產、採購、保養、儲備、分發和運輸等。軍事交通管理司令部，負責國防部平時和戰時的地面客運與貨運、軍港使用和集裝箱運輸等。陸軍華盛頓軍區，負責首都和聯邦政府的安全保衛工作。陸軍特種作戰司令部，負責領導和管理陸軍特種部隊、突擊隊、心理戰和民事任務部隊。駐歐陸軍及第７集團軍司令部，作戰上受美國歐洲總部司令和歐洲盟軍最高司令指揮，責任區域包括歐洲、非洲和中東部分地區。太平洋陸軍司令部，負責指揮整個太平洋地區的陸軍部隊，作戰上受太平洋總部指揮。陸軍第８集團軍司令部，負責領導和指揮駐韓陸軍部隊，行政上受太平洋陸軍司令部領導，作戰上受駐韓美軍司令部指揮。陸軍南方司令部，負責對巴拿馬運河區的地面防禦，並向拉丁美洲有關國家提供訓練、工程、醫療和情報支援等，作戰上受美國南方總部指揮。
海軍部下轄的一級司令部共有１９個，即：海軍條令司令部，負責制定海軍戰鬥與勤務條令等；太平洋艦隊司令部，任務區包括整個太平洋、印度洋、阿拉伯海、波斯灣和紅海地區，作戰上受美國太平洋總部指揮；大西洋艦隊司令部，任務區包括整個大西洋、北冰洋部分海域及加勒比海域等，作戰上受美國大西洋總部指揮；駐歐海軍司令部，在作戰上受駐歐美軍總部和大西洋總部的雙重領導；中央總部海軍司令部，負責對派往紅海、波斯灣和印度洋東北部海域的海軍部隊（中東聯合特遣部隊除外）實施領導和指揮；海軍特種作戰司令部，負責領導和指揮海軍特種作戰部隊，作戰上受美國特種作戰司令部指揮；海軍航空系統司令部吸責海軍和陸戰隊飛機系統的研製、試驗、鑒定、採購和維修等；海軍航太與海戰系統司令部，負責海軍岸基、機載、艦載和空間電子設備的研製、試驗、鑒定、採購和維修等；海軍海上系統司令部，負責海軍和陸戰隊的艦艇和艦載武器系統的研製、試驗、鑒定、採購和維修等；海軍設施工程司令部，負責設計、建造、採購和保養維護海軍各種岸上和海上設施。海軍供應系統司令部，負責海軍的補給品、物資器材和油料的研製、採購、運輸、供應、儲存和保管；海軍保密大隊司令部，負責領導海軍電子技術偵察部隊；海軍電腦與遠端通信司令部，負責管理電子通信部隊及其設施和裝備。海軍航太司令部，負責管理和維護包括艦隊衛星通信系統、海軍導航衛星系統和海軍空間監視系統在內的海軍航太系統，作戰上受美國航太司令部指揮；海軍法律服務司令部。負責海軍的立法規劃，並提供法律服務；作戰試驗與鑒定司令部，負責領導和管理海軍試驗與鑒定部隊；海軍後備隊司令部，負責領導和管理所有海軍後備隊的部隊；太平洋陸戰隊司令部，負責對太平洋陸戰隊實施行政領導、後勤支援和作戰指揮，作戰上受太平洋總部指揮；大西洋陸戰隊司令部，負責對大西洋艦隊陸戰隊實施行政領導、後勤支援和作戰指揮，作戰士受大西洋總部指揮。 空軍部下轄８個一級司令部，即：空軍教育與訓練司令部，統管空軍的部隊訓練和教育；空軍作戰司令部，負責戰術空軍部隊的組建、裝備、訓練和管理，為美國大西洋總部、中央總部、南方總部和北美航空航太防禦司令部提供戰術空軍部隊和特種作戰部隊，作戰上受大西洋總部指揮；空軍機動司令部，統管戰略空軍第１５航空隊和軍事空運司令部所屬部隊（主要由運輸機和加油機部隊組成）；空軍航太司令部，負責空軍航天部隊的組建、訓練、裝備和管理，作戰上受美國航太司令部指揮；太平洋空軍司令部，負責對太平洋、印度洋和亞洲戰區內美戰術空軍部隊實施作戰指揮、行政領導和後勤支援；歐洲空軍司令部，負責對歐洲戰區的美空軍部隊實施作戰指揮、行政領導和後勤支援；空軍特種作戰司令部，負責空軍特種作戰部隊的組建、裝備、訓練和管理，作戰上受美國特種作戰司令部指揮；空軍器材司令部，負責為美國空軍部隊提供後勤支援，包括空軍武器裝備及航空航太技術裝備的研製、試驗、鑒定、採購、運輸、儲存和保養。