爭端解決機構本身并不負責審理、裁決案件。其作出裁決或建議的職責是通過專家組和上訴機構的報告實現的。爭端解決機構主要負責設立專家組處理案件；通過或否決專家組和上訴機構的爭端解決報告；負責監督裁決和建議的執行，包括確定合理的實施期限；當有關成員不遵守裁決時，經申請授權進行報復，包括確定報復的范圍和水平。專家組和上訴機構在爭端解決機制和程序中起著核心的作用。
專家組是爭端解決機構的非常設性機構。專家組的成員一般由爭端成員雙方磋商后從世界貿易組織秘書處存有的專家名單中選定。只有在雙方不能達成一致時，才由世界貿易組織總干事任命。專家組協助爭端解決機構履行有關職責，作出裁決或提出建議。專家組的權限范圍僅限于申請設立專家組的申請中所指明的具體爭議措施和申訴的法律依據概要。未在申請書中指明的訴求，不屬于專家組的權限范圍。在爭端解決程序中，專家組既審查案件事實，又審查適用法律。對專家組作出的爭端解決報告，除非爭端方提起上訴，爭端解決機構應在報告散發給各成員后60天內通過這一報告。
上訴機構是爭端解決機構中的常設機構，它負責對被提起上訴的專家組報告中的法律問題和專家組進行的法律解釋進行審查，可以維持、變更或撤銷專家組的法律裁決和結論。上訴案件由上訴機構7名成員中的3人組成上訴庭審理。但上訴機構定期舉行例會，討論爭端解決的政策、做法和程序事項，以保證決策的一致性和連貫性，吸收個人和集體的專長。上訴審查制度是世界貿易組織爭端解決制度的一大特色。它保證了法律規則適用的準確性、統一性、一致性。
除上述機構外，還有負責仲裁事項的仲裁員，提供法律援助服務的秘書處，指定專家組組成人員的總干事等。
