В системата на Държавна сигурност от 60-те години на ХХ век до края на 80-те години съществуват общо пет самостоятелни отдела.
Първи отдел – следствен
Първи отдел е изключително ключова структура в ДС, тъй като не нея е поверено извършването на следствия срещу лица, разработвани, разкрити и арестувани от органите на ДС по обвинения, свързани с престъпления срещу режима. Отделно съществува и звено в следствието, което се занимава с разследване на стопански и криминални престъпления по линия на Народната милиция.
Следователите, на които им е поверената работата по дела на Държавна сигурност са на щат на ДС. През втората половина на 40-те и първата половина на 50-те години огромно влияние върху следствието и неговите служители имат съветските съветници, които пряко оказват по какъв начин и какви показания трябва да бъдат изтръгнати от жертвите, които по това време са част от политическата опозиция или високопоставени членове на партията, заподозрени в предателство към властта в най-мрачните години на сталинизацията на България.
През 50-те години на Първи отдел е дадено право да поддържа своя агентура, която преди всичко се състои от агенти камерници, които се използват в следствените арести и затворите. Основните направления в следствената работа са делата за шпионаж и военни престъпления, измяната на Родината или бягствата зад граница или опитите за такива, нелегалната дейност, „вражеската" агитация.
През 1952 г. със строго поверителна заповед на министъра на вътрешните работи ген. Георги Цанков е въведена за изпълнение „Инструкцията по следствената работа" и мерки за усилване следствието в органите на МВР. В строго поверителната заповед се подчертава голямото значение, което БКП, правителството и лично партийния и държавен ръководител Вълко Червенков отдават на следствието на Държавна сигурност. То е призвано да води борба против враговете на „народната власт". В същото време следствието е сериозно критикувано за това, че не приключва делата в срок и му „липсва необходимата целеустременост и настойчивост при разобличаването на враговете".
В документа е посочено:
„Успешно може да работи само политически зрелия, грамотен следовател, безпределно предан на БКП, др. Червенков, на великия СССР и на др. Сталин."
Това е времето, в което следствието е подчинено пряко на съветските съветници, изпратени от Сталин в България за провеждането на редица монтирани политически процеси срещу противници на съветската политика в страната сред висшия партиен апарат. На първо място е политическият процес срещу вицепремиера и член на ЦК на БКП Трайчо Костов, който е осъден на смърт. В друг документ на Политбюро на ЦК на БКП от 1950 г. следствието на ДС е поощрено, че под ръководството на партията е разгромило „трайчокостовката банда".
В заповедта на министъра на вътрешните работи се изброяват редица слабости на следствието, които водят до това, че са нанесени удари срещу „дребните и слабо замаскирани престъпници, а истинските, дълбоко замаскираните врагове се изплъзнаха от заслужено наказание".
Поради тази причина с решение на ЦК на БКП реорганизира следствието, което дотогава се води като VII-ми отдел на ДС в „Следствен отдел по особено важни държавни дела". Изброени са и редица указания, целящи да преустановят „извращенията", допускани дотогава от следствените органи, подчинени на ДС.
През 1979 г. Първи отдел прераства в Главно следствено управление към МВР, в което отново е обособен отдел за работа по делата на ДС. Последният началник на ГСУ е ген. Костадин Коцалиев. Той е роден през 1939 г. в Благоевград. завършва право в Софийския университет (1963). Работи като следовател, а след завършване на школа в Москва и АОНСУ (1975-1979). Работи в отдел „Военен" на ЦК на БКП. Началник на ГСУ от 1983 г. до 1990 г. След промените е разследван за някои от следствията, по които са допуснати закононарушения и извращения.
Втори отдел – външно наблюдение и проучване
След 9 септември 1944 г. издирването на „враговете на народа" е задача поставена пред всичките служители на Държавна сигурност, но практиката показва, че е необходимо с тази дейност да бъдат натоварени отделни оперативни работници. Така през 1945 г. е сформирано отделение „Г" за информация, статистика, проучване и наблюдение на лица. Следващата година е създадено отделение „Д" за проучване и проследяване на лица, а през 1947 г. то влиза в рамките на отдел 04 и се състои от отделни секции за проучване, проследяване и издирване. Номерацията на структурата за проучване и проследяване се мени често през следващите години.
В периода 1952-1960 г. структурата прераства в самостоятелен отдел. От 1960 г. тогавашния отдел 07 на ДС за проследяване престава да съществува, а функциите му са прехвърлени към Второ и трето управления на ДС.
През 1963 г. отново се обособява самостоятелен Втори отдел на ДС за външно наблюдение и проучване. Отделът обслужва нуждите на другите оперативни поделения на Държавна сигурност.
Трети отдел – картотека и архив
Трети отдел на Държавна сигурност е ключово звено в работата й, тъй като той съхранява и систематизира огромния документооборот, създаван от ДС, включително личните и работни дела на сътрудническия апарат, делата срещу обектите, а не на последно място и извършва справки по картотеките.
В първите години след 9 септември 1944 г. структурата, на която е поверен архива е натоварена с издирването на полицейските досиета и други материали за нуждите на „народния съд". Архивът се грижи за съхранението на архивните материали.
След това в архива започват да се концентрират агентурните дела и различните видове картотеки. През 1949 г. дотогавашната структура се оформя като служба „Картотека и архив" и преминава към Централно управление на Дирекция „Държавна сигурност". През 1951 г. службата прераства в самостоятелен отдел, който е под номер №4 и в него са съсредоточени: отчет на агентурата, отчет на „вражеските елементи", общосправочна картотека, архив и полицейски досиета. През 1963 г. той става Трети отдел „Картотека и архив", какъвто се запазва до 1990 г.
Негов дългогодишен началник е ген. Нанка Серкеджиева. Тя е родена през 1925 г. и е единствената жена достигнала генералско звание (ген.-майор, 1975 г.) в системата на МВР-ДС.
За нелегална дейност през 1943 г. е изключена от гимназията. Партизанка е под псевдонима „Витка" в отряд „Антон" (1943), а след разгрома му преминава в новосформирания отряд „Г. Димитров". Член е на БКП от пролетта на 1944 г. Работи в Окръжно управление на МВР Пловдив (1947) като началник бюро „Кадри". Преназначена е за началник служба в отделение "Кадри" при Дирекция на Народната милиция (1948).
През 1963 г. тя оглавява Трети отдел на ДС и на този пост остава до февруари 1990 г. Завършва двегодишен вечерен партиен университет и курс в Академията за обществени науки и социално управление при ЦК на БКП и курс за ръководни работници в школата на КГБ в Москва.
Кандидат-член на ЦК на БКП и член на бюрото на районния комитет на БКП при МВР. Утвърдена е за активен борец против фашизма и комунизма и е награждавана с множество държавни и партийни отличия, както и с ордените „Червено знаме" и „Червена звезда" на СССР.
Серкеджиева е един от висшите ръководни кадри, които стоят в основата на чистката на досиетата от Държавна сигурност в началото на 1990 г., броени месеци преди първите демократични избори през юни същата година. Тя е човекът, който изготвя строго секретната от особена важност докладна записка рег. №ІV-68, подписана от зам.-министърът на вътрешните работи, отговарящ за архива ген. Стоян Савов и утвърдена от министъра на вътрешните работи ген. Атанас Семерджиев на 25 януари 1990 г. Формалното й извеждане от МВР е на 29 януари 1990 г. – в навечерието на ХІV извънреден конгрес на БКП.
През 1992 г., когато става известно за чистката на досиетата Серкеджиева е привлечена като обвиняема заедно с бившия министър на вътрешните работи ген. Атанас Семерджиев. През 2002 г. състав на Върховният касационен съд призна за виновна Серкеджиева по обвинение в злоупотреба с власт и служебно положение и я осъжда на две години по делото за унищожаването на досиетата. Ген. Семерджиев получи 4 години затвор. След обжалване на присъдите през август 2003 г. 5-членен състав на ВКС отменя първоинстанционното съдебно решение и връща делото за доразследване. То не е внесено за повторно разглеждане от прокуратурата. Нанка Серкеджиева почива през 2012 г.
Четвърти отдел – шифър и радиовръзка
След 9 септември 1944 г. шифърът и критпологията съществуват кат отделение към отдел 05, а през 1950 г. прераства в самостоятелно отделение „И" към Дирекция „Държавна сигурност". В него има служба за създаване на шифри и шифрови материали за МВР; служба „Шифър" за шифриране на кореспонденцията на ДС и поделенията й; криптоложка служба за разчитане на различни шифри и шифрови материали, постъпващи от различните оперативни структури.
В доклад на Политбюро на ЦК на БКП през 1951 г. се подчертава необходимостта от централизиране на работата по изработването на шифри и шифрови пособия и тяхното използване и съхранение. Създаден е отдел 10-ДС за шифър. Отделено е внимание на квалификацията на служителите, работещи в него. Към отдела е организира школа за обучение на шифрови работници в МВР-ДС.
През 1963 г. се обединяват отделите за шифър и радиоразузнаване. Така самостоятелния Четвърти отдел става отдел шифър и радиовръзка.
Пети отдел – бойна и мобилизационна подготовка