Помимо него в руководящий состав ПГУ вошли пять его заместителей, в том числе заместитель наркома внутренних дел СССР Авраамий Павлович Завенягин, который курировал работу спецконтингента; заместитель председателя Госплана СССР Николай Андреевич Борисов, отвечавший за исполнение всех работ, связанных со снабжением и финансированием атомного проекта; заместитель начальника Главного управления контрразведки (СМЕРШ) НКО СССР Павел Яковлевич Мешик, отвечавший за режим секретности всех работ и охрану всех промышленных объектов, заместитель члена ГКО Пётр Яковлевич Антропов, отвечавший за разведку и добычу запасов урановых и ториевых руд на территории Советского Союза и стран Восточной Европы, и заместитель наркома химической промышленности СССР Андрей Георгиевич Касаткин, курировавший соответствующие работы по предприятиям своей отрасли. Окончательно структура и штат ПГУ были сформированы Б.Л. Ванниковым и утверждены на заседании Специального комитета за подписью Л.П. Берии 24 августа 1945 г. Причём в распоряжении ГКО особо подчёркивалось, что никакие организации, учреждения и должностные лица без особого разрешения ГКО не имеют права вмешиваться в административно-хозяйственную и оперативную деятельность ПГУ, любых его предприятий и учреждений и требовать каких-либо справок о работах, выполняемых по его заказам. Кроме того, этим же распоряжением ГКО в рамках Первого Главного управления НКВД СССР создавалась спецразведка «для получения более полной технической и экономической информации об урановой промышленности и атомных бомбах», руководителем которой был назначен первый заместитель главы ПГУ генерал-майор госбезопасности Гайк Бадалович Овакимян, лично отвечавший за обеспечение советских учёных атомными секретами США и Великобритании посредством знаменитой агентурной операции, получившей кодовое название «Проект Энормоз». В рамках этой операции были задействованы 14 особо ценных агентов из числа иностранных граждан, среди которых были Клаус Фукс, Юлиус и Этель Розенберги, Моррис и Леонтина Коэны и другие агенты, завербованные зарубежной резидентурой. В ходе всей операции, продолжавшейся несколько лет, советские разведчики добыли огромное количество секретных документов общим объёмом 12 тысяч листов.

Кроме того, существенный вклад в создание советской атомной бомбы внесли и немецкие учёные (М. Арденне, Г. Герц, Н. Риль, М. Фольмер, П. Тиссен, М. Штеенбек, Г. Циппе и другие), которые после окончания войны были вывезены в Абхазию, где на базе двух закрытых объектов «А» (санаторий «Синоп») и «Г» (санаторий «Агудзеры») ими были созданы установка по производству тяжёлой воды, газовая центрифуга, никелевые фильтры для газодиффузионного разделения изотопов урана и т. д.