La organización de AGENEX está compuesta por un Consejo Ejecutivo, principal autoridad con capacidad de dirección, que se encarga de velar por el cumplimiento de los estatutos y de todas las decisiones acordadas para el normal funcionamiento de la Agencia, responsable de definir las actividades y el presupuesto de la Agencia además de colaborar en la elaboración del Plan Estratégico y asegurar la total cooperación entre todas las partes.
Actúa como máximo representante el Consejero de Industria, Energía y Medio Ambiente y en él tienen participación todos y cada uno de los socios de la Agencia. 
 
AGENEX cuenta con un Comité Consultivo que proporciona apoyo técnico y científico a la Agencia, es responsable de la elaboración y evaluación del Plan Estratégico así como del establecimiento de los principales objetivos, además de controlar, dar consejo y supervisar las acciones llevadas a cabo por el personal técnico de la Agencia.
 
Finalmente se encuentra a su disposición el personal técnico y administrativo en las delegaciones de Cáceres y Badajoz, liderado por el director y subdirector de la Agencia.
 
Internamente la Agencia Extremeña de la Energía se encuentra dividida en cuatro departamentos que por orden alfabético son, Departamento de Administración, Departamento de Eficiencia Energética, Departamento de Energías Renovables y Departamento de Planificación Energética, al frente de ellos se encuentra el Director.