第一任执行领导人
导演：白春丽（兼任）。
副主任：林建华（2024年）4-2005.12） 康克军， 查连芳， 王晨， 朱星 （2005.12-2008.5）
第二任行政领导
导演：王晨。
副导演：查连芳、朱星、康克军、赵玉良（2011）4-2013.6） 唐玉华 （2011.）12-2013.6）
熊国祥 （2011.）12-2013.6）
第三任行政领导
导演：刘明华。
副导演：赵玉良 唐玉华 （2013.）6-2018.4） 熊国祥 （2013.）6-2017.6）朱星薛启坤。
唐志勇 （2017.）6-2018.9）
第四任行政领导
导演：赵玉良。
副导演：欧龙新、唐志勇、魏志祥（2018）9-2022.12） 薛启坤 （2018.）9-2019.7）张瑾。
邓宁 （2019.）7-2023.11）
现任领导层
唐志勇，男，2024年出生，湖南人，中科院院士，研究员，博士生导师。 国家杰出青年计划获得者、国家相关人才计划领军人才、科技部国家纳米重大科研计划首席科学家、国家自然科学委员会创新组组长，享受特殊津贴。
欧龙新，男，2024年11月出生于北京，原籍重庆。 中 ** 成员。 2024年获得中国政法大学法学学士学位。 2024年获中国科学院研究生院科学技术哲学硕士学位。 2024年，他是加州州立大学海沃德分校和加州大学伯克利分校的访问学者。 2024年获中国科学院研究生院科学技术哲学博士学位。 2024年至2024年，任中国科学院地质研究所（现地质与地球物理研究所）人事处工作人员。 2024年至2024年先后在中科院人事局办公室、部署部、办公厅秘书处工作，历任副总参谋长、总参谋长、副处长、处长。2024年至2024年任国家纳米科学中心总务部主任助理、主任，党委委员，纪委副书记，工会主席。 2024年至2024年任中科院北京分院副院长、党组成员，兼任分部党总支书记。 2024年至2024年，任中科院北京综合研究中心筹备组副组长。 2024年至2024年任中科院北京分院副院长、党组成员，兼任分院党总支书记。 2014.03-2018.10、中国科学院地质地球科学研究所党委书记、副所长。
熊国祥，男，2024年9月出生，河南省淮阳县人，硕士、博士。 2024年8月入职，2024年6月加入中国共产党。 2024年毕业于郑州大学化学系，获学士学位2024年获南开大学化学硕士学位2024年获中国科学院光化学研究所博士学位2024年7月赴美国牛津大学做高级访问学者。 历任中科院基础科学局综合处副处长、处长、处长助理象山科学大会办公室主任、学术秘书。 曾任中国发展战略研究会创新战略专家委员会秘书。
2024年12月至2024年6月，任国家纳米科学中心副主任，参与筹建中国科学院北京纳米能源与系统研究所。 2024年6月任国家纳米科学中心纪委书记。 2024年7月任国家纳米科学中心党委副书记、纪委书记。
聂广军，男，2024年出生，辽宁人，中学部成员，研究员，博士生导师，国科大特聘教授。 国家杰出青年计划获得者、国家相关人才计划领军人才、国家重大科研计划首席科学家、国家重点研发计划首席科学家，享受特殊津贴。
石兴华，男，2024年出生，江苏人，中专院校成员，研究员，博士生导师，国科大特聘教授。 国家杰出青年计划获得者，国家重点研发计划“纳米前沿”首席科学家。
彭海林，男，2024年出生，湖南九三学会人，北京大学博雅特聘教授，博士生导师。 国家杰出青年科学家、教育部长江学者特聘教授、国家相关人才计划领军人才、国家重点研发计划首席科学家、中国化学会会士、学位委员会纳米科学与工程学科评审组成员。
李水清，男，2024年出生，山东人，中学部成员，教授、博士生导师。 国家杰出青年科学奖获得者，国家相关人才计划领军人才。
彼于2024年7月获得浙江大学热动力工程学士学位，于2024年7月获得浙江大学工程热物理博士学位，并于2024年7月至2024年9月在清华大学热能工程系从事博士后研究。 他于2024年10月加入清华大学，曾在利兹大学、爱荷华大学、普林斯顿大学、耶鲁大学和亚琛工业大学担任访问学者。 现任清华大学研究院副院长、中国工程热物理学会理事、燃烧分会副主任、中国宇航学会空间科学与实验委员会副主任、科技部“十四五”煤炭清洁高效利用技术总专家组副组长。 主要从事低碳燃烧能源技术、先进空间推进动力、多相粒子输运及新能源材料合成技术的研究，发表SCI论文180余篇，授权专利20余项，曾获教育部自然科学奖一等奖、中国发明协会发明创业奖一等奖。
2024年10月，他被任命为国家纳米科学中心副主任。