中統局成立之後，由於特務活動的需要，中統局進行了一係列的改革，到1942年，中統局的組織機構便已擴大為三組、三處、五室和四會。中統特務由最初的200人增加至700人之多，分工也更為細密。
第一組轄管原特工總部的第一科、第二科和譯電室。第一組的組長最初是中統紅人、深得徐恩曾賞識的大特務梁輔承，後來是中統時期著名的大特務張國棟，第一組還有向本善、陳積中、陳文昭等著名的大特務。
梁輔承深得徐恩曾賞識，但由於他既非出身“調查科”，也非“CC”係成員，是半路出家到中統局的，所以被中統的老特務們視為外人。不過梁輔承卻處處以徐恩曾的親信自居，因此與中統老特務們的矛盾日益加劇，最終被老特務們排擠出去，由張國棟接替了他的位置。
張國棟後來改名為張文，是廣西人，日本留學生。此人個子矮小，看上去很像日本人，據說他的老婆也很像日本人，而且他們崇尚日本文化，夫婦倆談話都用日語。張國棟對徐恩曾極為忠實，在梁輔承之後，頗得徐恩曾賞識。
向本善是安徽人，畢業於南京中央大學曆史係，是老牌的CC係成員。此人深藏不露，不鳴則已一鳴驚人，後來在第一組中的地位僅次於張國棟。
第二組所轄單位為原特工總部第三、第四、第五等科和密電研究室。第二組組長是畢業於黃埔軍校的四川江津人王思誠，王思誠與中統局的老幹事濮孟九，都是最早進入中統的老牌特務。
在中統局的曆史上，第二組曾經“功勳卓著”。
原特工總部第三科主管研究共產黨的理論和策略，並針對共產黨的策略進行分析總結，編輯成專報供國民黨內部參考。第三科的科長最初是黃埔軍校畢業生先大啟，後來中統局幹事劉光煜和王惟理都擔任過三科科長。
在國民黨內部，曾經非常著名的以彙總共黨情報為主的《黨務調查周報》，就是由中統二組三科的特務陳文昭負責編輯的。“精神”類叢書《奮鬥叢書》是由王惟理與李素心負責編輯。最為重要的國民黨內部資料，直接抄送報給蔣介石的《政治通報》和《調查專報》，也是由中統二組三科的大特務劉光煜負責編輯的。
第四科主管籌劃針對共產黨的調查破壞計劃，並編輯《每日黨派情報》給國民黨高層以做參考，該科科長是黃九誠。這個科室的具體工作是指導東北、華北、華南、西南、西北以及青年運動、婦女運動、工人運動等特務活動，並且派遣專門特務對共產黨的陝甘寧邊區進行破壞和滲透。
第五科負責偵察共產黨的各項行動，並根據國民黨內部指令對共產黨的活動進行幹預和破壞。
密電研究室任務最為艱巨，負責偵聽和研譯共產黨的密電。第五科科長最初是陳慶齋，後來胡大海接替陳慶齋擔任科長。
第三組轄原特工總部第六、第七、第八等科，其中第六科負責“黨員調查網”的籌建與管理；第七科負責黨政經濟調查；第八科則負責“民意調查”。
第三組負責編印《每日敵偽情報》、《每日黨派情報》、《每日黨政情報》，每日分別派送國民黨中央秘書處、中央組織部、中央宣傳部的頭目，比如陳立夫、陳果夫、陳布雷、朱家驊、吳鐵城、何應欽等作為參考，並抄送相關某黨政機關。如遇重大情報，還可直接上報蔣介石，供其核批。
第三組組長是中統的“少壯派”分子之一高春。高春畢業於南京中央大學，後留學意大利，接受過法西斯特務培訓。高春之後，由國民黨中央黨校畢業生謝永存接任第三組組長。謝永存負責特務訓練、外圍組織工作和經濟調查，權力極大。後來，第三組的經濟科擴充為特種經濟調查處，首任處長是陳立夫的親信陳介生，第二任處長是留學英國的李超英。
中統局的三處為：交通管理處、統計處、特種經濟調查處。
交通管理處管轄電訊、運輸、總務三個科和電訊總台。該處原隸屬於國民黨中央黨部秘書處，經費由秘書處直接撥款，直到抗戰時期，才交由中統局管理。該處處長一直由徐恩曾兼任，全處大約有360人。其中電訊科科長是徐恩曾的老同學、電訊專家範本中和徐恩曾的親信吳世昌。該處在重慶本地設有總台，在全國其他地區設有大大小小120個電台。該處的運輸科其實就是該處下屬的物流公司，後來被徐恩曾據為己有，主要用來運輸走私物資。