국가에너지위원회(이하 위원회)는 위원장 및 부위원장 각 1인을 포함한 25인 이내의 위원으로 구성하고, 위원은 당연직위원과 위촉위원으로 구성한다. 위원장은 대통령이 되고, 부위원장은 국무총리가 된다. 당연직위원은 대통령령이 정하는 관계 중앙행정기관의 장이 되는데,「에너지기본법 시행령」제2조에 의하면 재정경제부장관, 과학기술부장관, 외교통상부장관, 산업자원부장관, 환경부장관, 그리고 건설교통부장관 및 기획예산처장관이 당연직위원이 된다. 위촉위원은 에너지분야에 관한 학식과 경험이 풍부한 자 중 대통령이 위촉하는 자가 되는데, 이 경우 대통령령이 정하는 바에 따라 에너지와 관련된 시민단체에서 추천한 자가 5인 이상 포함되어야 한다. 그리고 위촉위원의 임기는 2년으로 하되, 연임할 수 있다.
위원회는「에너지기본법」제10조에 따라 다음 사항들을 심의한다. 첫째, 국가에너지기본계획의 수립·변경 및 이행 여부 등에 관한 사항, 둘째, 비상시 에너지수급계획에 관한 사항, 셋째, 국내외 에너지개발에 관한 사항, 넷째, 에너지와 관련된 교통 또는 물류에 관련된 계획에 관한 사항, 다섯째, 주요 에너지정책 및 에너지사업의 조정에 관한 사항, 여섯째, 에너지에 관련된 사회적 갈등의 예방 및 해소 방안에 관한 사항, 일곱째, 에너지에 관련된 예산의 효율적 사용 등에 관한 사항, 여덟째, 원자력발전정책에 관한 사항, 아홉째,「기후변화에 관한 국제연합 기본협약」에 대한 대책 중 에너지에 관한 사항, 열째, 다른 법률에서 위원회의 심의를 거치도록 한 사항, 열한째, 그 밖에 에너지에 관련된 주요 정책사항에 관한 것으로서 위원장이 부의한 사항에 대해 심의한다.
제1차 국가에너지위원회는《에너지비전 2030》이라는 보고 안건으로 2006.11.28 처음 개최되었고, 제2차 국가에너지위원회는《기후변화 대응 新국가전략(에너지·산업부문 중심》이라는 주제로 2007.8.22 개최되었다.
위원회는 상정할 안건을 검토하거나 위원회가 위임한 안건을 조사·연구하기 위하여 분야별 전문위원회를 두고 있다. 전문위원회는「에너지기본법 시행령」제4조에 의해 현재 총 4개가 존재하는데, 이는 에너지정책전문위원회, 에너지기술기반전문위원회, 자원개발전문위원회, 그리고 갈등관리전문위원회이다. 에너지정책전문위원회는 20인 이내의 위원으로 구성되고, 에너지원별 중장기 구성계획에 관한 사항, 에너지복지정책에 관한 사항, 국가에너지기본계획 및 비상시 에너지수급계획의 수립에 관한 사항 등을 검토한다. 에너지기술기반전문위원회는 15인 이내의 위원으로 구성하고,「기후변화협약에 관한 국제연합 기본협약」에 대한 대책 중 에너지에 관한 사항, 신·재생에너지 등 환경친화적 에너지와 관련된 기술개발과 그 보급 촉진에 관한 사항 등을 검토한다. 자원개발전문위원회는 15인 이내의 위원으로 구성하고, 해외 자원보유국과의 전략적 자원개발 촉진에 관한 사항과 해외자원개발 지원에 관한 사항 등을 검토한다. 마지막으로 갈등관리전문위원회는 15인 이내의 위원으로 구성하고, 에너지와 관련된 사회적 갈등의 예방과 해소에 관한 사항들을 주로 검토한다.