设有“运动训练”、“运动医学”、“情报信息”、“体育仪器”4个研究室以及“中心实验室”。还编辑出版《湖南体育科学》季刊。运动训练研究室，研究体操、跳水、田径等专项理论，以及运动心理、青少年骨龄发育和运动员选材；进行技术分析诊断，配备有相应的测试和声相设备。运动医学研究室研究与体育运动有关的医学问题，并可进行
运动伤病治疗和生化实验。情报信息研究室有国内第一个“全国优秀运动员档案资料数据库”，收集和储存了各省、市竞技实力、成绩更新、人才结构，以及各运动项目优秀运动员基本情况，1989年底，已建立756个子库，共输入1496个运动队及15473名运动员两年来在国内比赛的成绩资料。各级体委可运用信息规律对运动队实施最佳化控制，为全国竞技运动的宏观及微观管理提供科学依据。情报信息研究室还备有图书近万册，外文期刊22种。中心实验室可进行放射免疫、心肺功能和力量测试，其主要设备属国内一流。体育仪器室负责研究制造体育科学仪器。湖南省体育科学研究所从建所以来到1989年，完成了国家体委管理的科研课题7项、省科委管理的科研课题3项，有4项科研成果获全国体育科技进步奖，有3项成果获全省科技成果奖。全所科研人员先后在国内外科技刊物上、国内国际学术交流会上发表论文184篇。有4人先后被评为全国体育科研先进工作者，自学成材的副研究员吴天宇，由于科研成绩显著，1986年经国家科委和人事部批准为国家级有突出贡献的中青年专家。