Die vier wissenschaftlichen Direktoren des Instituts haben eine Doppelfunktion: Jeder von ihnen leitet eine eigene wissenschaftliche Abteilung. Gleichzeitig bilden sie gemeinsam das Direktorium und bestimmen so im Team über die Geschicke des Instituts. Regelmäßig trifft sich das Direktorium, um Strategien zu diskutieren und anstehende Entscheidungen zu treffen.

Je einer der Direktoren wird für zwei Jahre zum Geschäftsführenden Direktor bestimmt. Er ist dafür verantwortlich, Entscheidungen des Direktorenkollegiums umzusetzen. Derzeitiger Geschäftsführender Direktor ist Stefan Raunser.

Max-Planck-Direktoren werden von der Max-Planck-Gesellschaft auf Lebenszeit berufen und verfügen über ein hohes Maß an Autonomie. Sie bestimmen ihre Themen selbst. Ihnen wird größtmögliche Freiheit und adäquate Ressourcenausstattung geboten, damit sie gemeinsam mit ihren Teams innovative Forschung an den Grenzen unseres Wissens entwickeln können. Die Bearbeitung eines Forschungsgebietes ist daher eng mit der jeweiligen Forscherpersönlichkeit und seinem Team verbunden.