Le centre est dirigé par un médecin, avec rang de médecin chef et de professeur ordinaire aux facultés de biologie et de médecine de Lausanne (UNIL-FBM) et de médecine de Genève (UNIGE/FM). Celui-ci s'appuie sur un directeur-adjoint, avec rang de médecin chef et de professeur ordinaire aux facultés de biologie et de médecine de Lausanne et de médecine de Genève.
La désignation du directeur et du directeur adjoint du centre est de la compétence de l’Assemblée générale Vaud-Genève sur proposition du Comité Vaud-Genève.
Le directeur du centre, conjointement avec le directeur adjoint, est chargé d'élaborer le projet stratégique du centre concernant l'organisation des soins, l'enseignement et la recherche ainsi que les projets de service de la neurochirurgie du Centre hospitalier universitaire vaudois et des Hôpitaux universitaires de Genève.
Le centre est doté d'un budget unique constitué des budgets correspondants des entités concernées au Centre hospitalier universitaire vaudois et aux Hôpitaux universitaires de Genève.
Le directeur et le directeur adjoint du centre sont assistés par un administrateur.