Et medlemskab af UNESCO går hånd i hånd med FN-medlemskabet. Det betyder, at alle FN-medlemmer har ret til medlemskab af UNESCO, mens ikke-FN-medlemmer efter anbefaling af organisationens styrelsesråd kan optages. Ligeledes vil en eksklusion af FN-samarbejdet også betyde eksklusion af UNESCO.
Organisationen er finansieret af de enkelte medlemslande. Budgettet for2004 og2005 var på 610 mio.USD. Derudover har de 360 mio. USD ekstra til at støtte til forskellige projekter. Endelig arbejder man sammen med ca. 350 forskelligeikkestatslige organisationer der blandt andet fungerer som rådgivere eller opererer i et direkte samarbejde på specifikke projekter inden for deres ekspertise.
Som organisation er UNESCO bygget op efter en traditionel organisationsstruktur med en hierarkiskpyramideformet struktur bestående af flere organer med enbestyrelse (generalkonferencen) og endirektør (generaldirektør) i toppen.
Den øverste i hierarkiet er generalkonferencen. Generalkonferencen består af fem delegerede fra hvert medlemsland udpeget af de enkelte landesregeringer. Medlemslandene samles hvert andet år til generalkonference. Her godkender medlemslandene det fremtidige program og budget, samt organisationens generelle politik. Endelig er generalforsamling rådgivende organ for FN i spørgsmål vedrørende kernepunkterne uddannelse, videnskab, kultur og kommunikation.
På generalkonferencen udpeges organisationens styrelsesråd og efter dens anbefaling udpeger generalkonferencen generaldirektøren, der vælges for fire år ad gangen (tidligere var det for en seksårig periode). Hver medlemsstat har én stemme på generalkonferencen.
Styrelsesrådet består af 58 medlemslande og har til opgave at forberede dagsordenen til generalkonferencen, samt ansvaret for, at det på generalkonferencens vedtagne program bliver udført. Rådet arbejder i princippet på generalkonferensens vegne og ikke som repræsentanter for deres respektive regeringer. Rådet skal samles mindst fire gange inden for en to-årig periode. Samlet set arbejder styrelsesrådet på vegne af generalkonferencen.
Sekretariat er fysisk placeret på organisationens hovedkontor iParis. Det er sekretariatet, under generaldirektørens direktion, der rent praktisk søger for implementeringen af programmer vedtaget på generalkonferencerne. Sekretariatet er således organisationens udøvende organ. Hovedansvaret for gennemførelsen af det vedtagne program ligger hos generaldirektøren.
Efter den første samling afholdte CAME jævnligt møder, selskabet blev udvidet og framaj1943 var ogsåLuxembourg blandt deltagerne. Ved selv samme maj-møde nedsatte CAME enad hoc-kommission, der havde til formål at analysere en rapport, udarbejdet af blandt andreThe Council for Education in World Citizenship, der anbefalede "oprettelsen af en international organisation for uddanellse, så hurtigt som muligt." Et arbejde som CAME valgte at tage på sig samtidig med, at organisationens medlemsskare blev udvidet betragteligt, heriblandt medUSA. Frafebruar1944 blev der arbejdet målrettet mod dannelsen af en international organisation, der havde uddannelsesområdet som sit primære virke. Efter den officielle etablering af et mellemstatsligt samarbejde i skikkelse af FN vedSan Francisco-konferencen i april1945, blev det efter fransk anbefaling besluttet, at der skulle afholdes en konference i England, hvor udkastet til en international organisation samarbejdende omkring både uddannelse og kultur skulle udarbejdes. Under ledelse af Englands daværende undervisningsministerEllen Wilkinson blev konferencen afholdt i London påInstitute of Civil Engineers fra1. til16. november samme år. Et år senere den4. november1946 underskrev Grækenland, som den 20. stat UNESCOs forfatning. FN's organisation for uddannelse, videnskab, kultur og kommunikation var en realitet.
Der er mere end 190 selvstændige stater, der er medlemmer af UNESCO. Det nyeste selvstændige medlem erSydsudan, der blev optaget den 27. oktober 2011.
Desuden er tobritiske besiddelser i det sydligeStillehav medlemmer. Det erCookøerne (optaget 25. oktober 1989) ogNiue (optaget 26. oktober 1993). Disse to øgrupper er associerede stater uden fuldt selvstyre. De er i løse forbund medNew Zealand.
Aruba udtrådte af de Nederlandske Antiller den 1. januar 1986 og blev associeret medlem af UNESCO i 1987. Nederlandske Antiller blev opløst søndag den 10. oktober 2011, og senere i samme måned blev Curaçao og Sint Maarten associerede medlemmer af UNESCO.
Færøerne. IfølgeFámjinserklæringen fra 2005 støtterDanmarks regering associeret færøsk medlemskab i mellemfolkelige organisationer, optaget 12. oktober 2009.