L’organisation en Unités Mixtes de Recherche (UMR), structures classiques des laboratoires au sein du CNRS, est complétée au CNRS Terre & Univers par une organisation territoriale originale portée par les Observatoires des Sciences de l’Univers (OSU).
Le réseau des OSU (actuellement 25 en France métropolitaine et un à la Réunion) regroupe la quasi-totalité des UMR du CNRS Terre & Univers.
La mission première de ces Observatoires est d’organiser les moyens nécessaires à l’acquisition d’observations des systèmes astronomiques ou des composantes du système Terre. Cela comprend non seulement l’observation en elle-même, la conception et la réalisation de certains instruments d’observation, mais également l’analyse et la gestion des données issues des observations, et leur mise à disposition au service d’une large communauté nationale et internationale.