Suur osa seltsi tööst ja tegevustest toimub sektsioonide kaudu, eriti hoogustus nende loomine 1920-datest aastatest alates, mil vastav säte viidi sisse ka seltsi põhikirja.
Looduseuurijate Seltsi esimese allüksusena moodustati 1905. aastal järvekomisjon, samal aastal loodi ka raamatukogukomisjon, mõlemad tegutsevad siiani. Neile järgnevalt on loodud väga mitmeid ning väga erinevaid sektsioone, millest mõned tegutsevad tänapäevani, mõnede tegutsemisiga jäi aga üsna napiks.
- 1905 Järvekomisjon
- 1905 Raamatukogukomisjon
- 1905 aprill-oktoober Elamukomisjon
- 1907-1914 Pedagoogiline komisjon
- 1920-1976 Looduskaitsesektsioon
- 1921-1991 Ornitoloogiasektsioon, alates 1991 tegutseb Eesti Ornitoloogiaühing
- 1928 Botaanikasektsioon,
- 1930-1963 Tallinna osakond
- 1931 Geoloogia- ja geomorfoloogia sektsioon, 1935 nimetati ümber geoloogia- ja geograafia sektsiooniks, alates 1957 geoloogiasektsioon
- 1936-1940 Kartograafiakomisjon
- 1937 Entomoloogiasektsioon
- 1939 Antropoloogiasektsioon
- 1940 aprill-juuni Füüsika ja keemia sektsioon
- 1947 Metsandussektsioon
- 1955 Usaldusmeeste komisjon, ühendati 1956 fenoloogiakomisjoniga
- 1956-1993 Fenoloogiakomisjon, peale ühinemist usaldusmeeste komisjoniga nimetati fenoloogia ja usaldusmeeste komisjon, 1966 aastast taas algse nimega
- 1956-1963 Mullateaduste ja rakenduskeemia sektsioon
- 1957-1995 Täppisteaduste sektsioon
- 1957-1960 Populaarteadusliku kirjanduse sektsioon
- 1958-1964 Rahvaobservatoorium
- 1957-1967 Rakendusbioloogiasektsioon, 1967 ühendati biokeemiasektsiooniga
- 1959-1979 Biokeemiasektsioon
- 1959-1970 Noorte looduseuurijate sektsioon
- 1960 Loodusteaduste ajaloo komisjon
- 1962-2009 Bioloogiasektsioon
- 1962-1995 Mikrobioloogiasektsioon
- 1963 Mükoloogiasektsioon
- 1965-1976 Koolibioloogia komisjon
- 1966-1977 Üldbioloogia, geneetika ja selektsiooni sektsioon, 1977 reorganiseeriti teoreetilise bioloogia sektsiooniks
- 1967-1976 Looduskaitse konsultatiivgrupp
- 1976-1996 Reisikomisjon
- 1977 Teoreetilise bioloogia sektsioon
- 1980-1996 Taimefüsioloogia sektsioon
- 1980 Terioloogiasektsioon, alates 1992 Eesti Terioloogia Selts
- 1983 Eesti Ökoloogiakogu
- 1989 Teaduslike roheliste ühendus
- 1989 Auliikmete kogu
- 1993 Jakob von Uexkülli Keskus
- 1996 Eesti Malakoloogia Ühing
- 1996 Ulukibioloogia Keskus
- 1996 Maismaaselgrootute liigilise mitmekesisuse uurimise ja kaitse toimkond, tegutses edaspidi entomoloogiasektsiooni raames
- 1996-2009 Informaatika töörühm
- 2002 Ilmahuviliste sektsioon
- 2003 Loodushariduse komisjon
- 2008 Ökoloogia eesti keelse terminoloogia komisjon