Los programas espaciales necesitan recursos, es decir: financiación, personal y experiencia. El personal permanente de la ESA está integrado por unos 2000 miembros, distribuidos por todo el mundo entre los centros principales de la Agencia y las oficinas más pequeñas.
La sede central, en París, acoge a los principales responsables de los directorados de programa, que guían y perfilan la política de la ESA.
El Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial, ESTEC, en Holanda, es el mayor establecimiento de la ESA y su corazón tecnológico. Es el principal centro de diseño y experiencia técnica para los satélites de la ESA, la exploración espacial y las actividades de vuelo tripulado.
El Centro Europeo de Operaciones Espaciales, ESOC, en Alemania, se ocupa del seguimiento y control de todos los vehículos espaciales europeos. El Centro Europeo de Astronautas, EAC, también en Alemania, prepara a los astronautas para las misiones a la Estación Espacial Internacional.
En ESRIN, cerca de Roma, se gestionan las actividades de Observación de la Tierra, se dirigen las actividades del proyecto del lanzador Vega y se desarrollan los sistemas y servicios de información de la ESA.
El Centro Europeo de Astronomía Espacial, ESAC, cerca de Madrid, acoge los centros de operaciones científicas de todas las misiones de astronomía y ciencia planetaria de la ESA, así como sus archivos científicos.