Le CSA est composé de membres, de participants et d’observateurs. Peuvent être membres du CSA tous les États Membres de l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO), du Fonds international de développement agricole (FIDA) et du Programme alimentaire mondial (PAM), ainsi que les États Membres de l’ONU qui ne sont pas membres de la FAO. Les États Membres sont encouragés à participer aux sessions du CSA au plus haut niveau possible. Peuvent participer des représentants des organes et organismes des Nations Unies, de la société civile et des organisations non gouvernementales ainsi que leurs réseaux, des institutions internationales de recherche agronomique, des institutions financières internationales et régionales, d'associations du secteur privé et de fondations philanthropiques privées. D’autres organisations intéressées, dont les activités sont en rapport avec les travaux du Comité, peuvent être invitées en qualité d’observateurs, à des sessions entières du CSA ou lors de l’examen de tel ou tel point de l’ordre du jour.
Le Groupe d’experts de haut niveau sur la sécurité alimentaire et la nutrition (HLPE) a été créé en octobre 2009 en tant qu’élément essentiel du CSA, pour fournir des analyses et des avis scientifiques indépendants. Les rapports du HLPE sont élaborés à la demande du CSA et leurs conclusions et recommandations servent de base à ses débats. Le HLPE a deux composantes: Un Comité directeur, composé d'experts de renommée internationale spécialisés dans différents domaines liés à la sécurité alimentaire et à la nutrition. Une liste d'experts, sur laquelle sont sélectionnés les spécialistes qui constitueront les équipes de projet chargées d'analyser des questions précises ayant trait à la sécurité alimentaire et à la nutrition et de rédiger les rapports.
La structure du CSA est conçue de manière que toutes les parties prenantes, aux niveaux mondial, régional et national, puissent apporter une contribution. Les différents éléments de la structure sont les suivants: le Bureau et le Groupe consultatif, le CSA réuni en session plénière, le HLPE et le Secrétariat.
Le Bureau est l'organe exécutif du CSA. Il se compose d'un président et des représentants de douze pays membres – deux pays d'Afrique, d'Asie, d'Europe, du Proche-Orient et d'Amérique latine, un pays d'Amérique du Nord et un pays du Pacifique Sud-Ouest. Le Groupe consultatif est composé de représentants de chacune des cinq catégories de participants au CSA, à savoir:
Le Groupe consultatif aide le Bureau à réaliser les objectifs du Comité, notamment en établissant des liens avec les différentes parties prenantes aux niveaux régional, sous-régional et local afin d'assurer un échange d'informations continu dans les deux sens.