Para el diseño de la CRE, se tomaron en cuenta los objetivos propuestos en su Ley de creación, el mandato del Plan Nacional de Desarrollo, la experiencia internacional de instituciones reguladoras del sector energético y el estudio de modelos de organización.

La estructura de la CRE fue resultado de un extenso análisis de las instituciones reguladoras del sector energético de Argentina, Canadá, Colombia, Estados Unidos y Reino Unido, entre otros países. Se observó que las instituciones reguladoras guardan ciertos puntos en común, los cuales resultan aplicables al caso de México:

Los organismos con atribuciones para regular el sector energético están presididos por un órgano que toma decisiones en forma colegiada. Este se compone de cinco a nueve miembros, generalmente designados por el titular del Ejecutivo, que ocupan el cargo por periodos de cinco a siete años.

Las autoridades reguladoras cuentan con independencia financiera para garantizar la autonomía de gestión. En varios países se asigna un presupuesto independiente y se transparenta el monto de los recursos de la institución.

Las instituciones reguladoras cuentan con un número reducido de especialistas en las áreas que regulan. La especialización de las áreas operativas es un factor fundamental para lograr una actividad reguladora congruente con una industria altamente especializada.

La CRE es un órgano desconcentrado con cinco comisionados que deliberan en forma colegiada y cuyas resoluciones se inscriben en un registro público. Los comisionados son nombrados por el Ejecutivo Federal, de manera escalonada, por periodos quinquenales renovables. El pleno de la Comisión decide los asuntos por mayoría de votos, teniendo su presidente voto de calidad

El Pleno de Comisionados es un grupo interdisciplinario con amplia experiencia en su rama profesional. Cada comisionado debe dar seguimiento a algunos de los proyectos que la Comisión debe analizar. Los proyectos son asignados de acuerdo a la especialización de cada comisionado.

En cada caso, éste se encarga de asegurar que el equipo de trabajo, nombrado para analizar el proyecto, realice sus labores de acuerdo a la misión y principios básicos de la CRE, y que sujete sus evaluaciones y recomendaciones a los parámetros establecidos por el marco regulador. Una vez realizado el análisis, con base en las evaluaciones del equipo de trabajo, el comisionado prepara la ponencia del proyecto, que presentará ante el pleno para que este órgano emita su resolución.

Las direcciones generales de Gas Natural y de Electricidad, apoyadas en la de Asuntos Jurídicos y las Unidades de Política Económica y de Reestructuración Eléctrica, desarrollan los proyectos de la CRE para su presentación al pleno de comisionados y asisten al comisionado ponente en la elaboración de la resolución correspondiente.