中国寰球工程公司是一个拥有众多部门和成员企业的多元化组织。其核心部门包括：总经理办公室（外事办公室）</，负责公司的对外联络和管理；战略与规划（发展）部</，专注于公司的长期规划和发展策略；财务资产与资本运营部</，确保财务稳定和资本运作；人力资源部</，负责员工招聘和管理；预算管理办公室</，掌控公司的财务预算；党委工作部（企业文化部）</，塑造公司文化；监察部</和审计部</，保障内部管理的透明和合规；采购中心</负责采购管理；行管保卫部</确保运营安全；咨询部</提供专业咨询服务；国际事业部</拓展海外市场；经营部</和合同与法务部</处理商业合同和法律事务；QHSE管理部</关注安全、健康、环境和质量管理；信息中心</负责技术信息化；专利与技术开发部</推动技术创新；博士后工作站</培养高级人才；离退休办公室</关爱退休员工；工会</维护员工权益。
此外，公司还设有专业的项目管理，由项目管理部</和项目控制部</协同运作；文控部</负责文档管理；安环中心</确保工程安全环保；工艺部</和设计部</负责技术设计；采购部</负责项目物资采购；施工部</则直接参与现场施工。作为子公司，寰球中油六建公司</、兰州寰球工程公司</、新疆寰球工程公司</以及华北的规划设计院，以及分布在全国各地的其他公司如上海寰球石油化学工程有限公司、广东寰球广业工程有限公司等，都是中国寰球工程公司的重要组成部分。
最后，公司还在海外设有分支机构，如寰球工程项目管理（北京）有限公司</、胜宝旺寰球工程有限公司</、寰球新加坡公司</和沙特的分公司—中国寰球沙特公司</，以及专门的设备制造公司—寰球设备制造公司</。
中国寰球工程公司是一家拥有50年历史，直属于中国石油天然气集团公司管理的知识密集型的国际工程公司。