Fondens primære virkemiddel er at oprette og støtte forskningscentre af højeste internationale niveau – såkaldte Centres of Excellence – i længere perioder. Fonden uddeler årligt 400 mio. kr. til sådanne centre i Danmark. Det svarer til cirka to procent af de samlede offentlige forskningsmidler.
Som et supplement til Danmarks Grundforskningsfonds centre oprettedes i 2005 gæsteforskerprogrammet "Niels Bohr Visiting Professorship" samt initiativet "Danmarks Grundforskningsfonds Professorer" med det formål at fremme internationaliseringen af dansk forskning.
Danmarks Grundforskningsfond ledes af en bestyrelse bestående af en formand og otte medlemmer. Bestyrelsen udpeges af ministeren for videnskab, teknologi og udvikling efter indstilling fra relevante organer. Den daglige drift varetages af fondens administration under ledelse af fondens direktør.
