Outre son président, le conseil de perfectionnement comprend les membres suivants, disposant d'une voix délibérative :
- le délégué général pour l'armement ou son représentant ;
- le chef d'état-major de l'armée de terre ou son représentant ;
- le chef d'état-major de la marine ou son représentant ;
- le chef d'état-major de l'armée de l'air ou son représentant ;
- le directeur général de la gendarmerie nationale ou son représentant ;
- le directeur central du service de santé des armées ou son représentant ;
- le directeur central du service d'infrastructure de la défense ou son représentant ;
- le directeur du personnel militaire de la marine ou son représentant ;
- le directeur des ressources humaines du ministère de la défense ou son représentant ;
- le directeur de l'institut national des sciences et techniques nucléaires ou son représentant ;
- le directeur des applications militaires du commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ou son représentant ;
- l'inspecteur des armements nucléaires ou son représentant ;
- l'inspecteur de la marine nationale ou son représentant ;
- l'inspecteur de l'armée de l'air ou son représentant ;
- le commandant de l'école des applications militaires de l'énergie atomique.
Sur décision du président, des personnes ou des organismes choisis en raison de leurs compétences sur les questions portées à l'ordre du jour peuvent en outre être associés aux délibérations du conseil de perfectionnement, avec voix consultative.
Le conseil de perfectionnement se réunit, sur convocation de son président, au moins une fois tous les deux ans.
Son secrétariat est assuré par l'école des applications militaires de l'énergie atomique.