Fondens primære virkemiddel er at oprette og støtte forskningscentre af højeste internationale niveau – såkaldte Centers of Excellence – i længere perioder. Fonden uddeler årligt 400 mio. kr. til sådanne centre i Danmark. Det svarer til cirka to procent af de samlede offentlige forskningsmidler.
Som et supplement til Centers of Excellence programmet har fonden iværksat en række særlige programmer med det formål at fremme internationaliseringen af dansk forskning.
Danmarks Grundforskningsfond ledes af en bestyrelse bestående af en formand og otte medlemmer. Bestyrelsen udpeges af uddannelses- og forskningsministeren efter indstilling fra relevante organer. Den daglige drift varetages af fondens administration under ledelse af fondens direktør.