Die symbiotische Verbundenheit der CSU mit Bayern fußt organisatorisch auf ihrer Doppelrolle als Landes- und Bundespartei. Einerseits bildet sie mit der CDU im Bundestag eine gemeinsame Fraktion, was möglich ist, weil beide Parteien bei Wahlen nicht gegeneinander antreten. Andererseits unterhält sie jenseits der Fraktionsgemeinschaft eine von der CDU getrennte Parteiorganisation und pocht auch innerhalb der gemeinsamen Fraktion auf ihre formale Eigenständigkeit. Ihre privilegierte Stellung lässt sich daran ablesen, dass der Vorsitzende der CSU-Landesgruppe qua Amt stellvertretender Vorsitzender der Gesamtfraktion ist und auch die übrigen Ämter nach einem vorgegebenen Schlüssel zwischen beiden Parteien aufgeteilt werden. Des Weiteren bedürfen alle Anträge und Beschlüsse der Fraktion der Gegenzeichnung durch den Landesgruppenchef, was auf ein faktisches Vetorecht des bayerischen Unionsteils hinausläuft. Dies gibt der CSU die Möglichkeit, ihre Interessen gegebenenfalls auch gegen eine Mehrheit der größeren Schwesterpartei durchzusetzen (Buchstab 2009).
Die Gleichzeitigkeit von Landes- und Bundespartei bedingt eine komplizierte Machtarchitektur, die sich um vier Zentren gruppiert: die Landesleitung mit dem Parteivorsitzenden, die bayerische Staatsregierung mit dem Ministerpräsidenten, die Landesgruppe - in Regierungszeiten zusammen mit den CSU-Bundesministern - und die CSU-Landtagsfraktion. Zu diesen gesellt sich als "Nebenzentrum" die CSU-Gruppe im Europäischen Parlament (Sebaldt 2018: 273 f.). Blieb der Einfluss der Staatsregierung und CSU-Landtagsfraktion auf die Landesgruppe bis zur Übernahme des Ministerpräsidentenamtes durch Franz Josef Strauß eher gering, so haben sich die Gewichte seither nach München verlagert. Dies geht soweit, dass die bayerischen Ministerien und die Staatskanzlei sogar an der Ausarbeitung von Gesetzentwürfen der CSU-Bundesminister beteiligt sind. Am stärksten ist die Dominanz der Staatsregierung, wenn der Ministerpräsident zugleich Parteivorsitzender ist.
Die Konkurrenz der Machtzentren wird durch die hegemoniale Stellung der CSU in Bayern befördert, die sie zwingt, den Widerspruchsgeist einer Oppositionspartei bis zu einem gewissen Grade mit zu übernehmen. Symptomatisch dafür ist ihre Neigung, Volksbegehren, deren Inhalte sich gegen die eigene Politik richten, ganz oder teilweise zu übernehmen. Sieht man von den Auseinandersetzungen um den Kreuther Trennungsbeschluss 1976 und die Flüchtlingspolitik 2018 ab, die vor allem das Verhältnis zur CDU betrafen, konnte die CSU ihre Geschlossenheit über alle Konflikte hinweg bisher bewahren. Dazu trägt eine disziplinierende Organisationskultur bei, die das innerparteiliche Wetteifern dem Gesamterfolg unterordnet und abweichendes egoistisches Verhalten entsprechend hart sanktioniert (Kießling 2004: 346 ff.).
Der früh eingeleitete Ausbau des Parteiapparates und einer flächendeckenden Mitgliederorganisation sowie ihre eng geknüpften Netzwerke im "vorpolitischen" Raum tragen zur starken strukturellen Verankerung der CSU in Bayern bei. Neben die territoriale Gliederung in Bezirks-, Kreis- und Ortsverbände tritt dabei die sektorale Gliederung in Arbeitsgemeinschaften und Arbeitskreise, die auch Nicht-Mitgliedern offen stehen. Dem Vorstand der Partei gehören 54, dem häufiger tagenden Präsidium - als engstem Führungszirkel - 21 Mitglieder an. In der Geschäftsstelle der Landesleitung arbeiten rund 70 Personen. Höchstes Organ ist der aus Delegierten der Bezirks- und Kreisverbände bestehende Parteitag, der einmal im Jahr zusammentritt.
Bezogen auf die Bevölkerungsgröße ist die CSU nicht nur die mitgliederstärkste Partei Bayerns, sondern der ganzen Bundesrepublik. Die Mitgliederentwicklung ist allerdings seit dem Höchststand 1990 (186.000) rückläufig (auf 139.000 Ende 2019), wenn auch nicht so stark wie bei der CDU. Sie geht mit einer zunehmenden Überalterung der Mitglieder einher (Durchschnittsalter 2019: 60 Jahre). Ein offenkundiges Rekrutierungsproblem hat die CSU bei den Frauen, deren Anteil unter den Mitgliedern in den letzten Jahren nur marginal (auf 21,3 Prozent) gesteigert werden konnte, was dem Anteil der Frauen unter den Landtags- und Bundestagsabgeordneten ziemlich genau entspricht. Für die Besetzung der Verstände auf Landes- und Bezirksebene gilt seit 2010 eine Frauenquote von 40 Prozent. Der Versuch der Parteiführung, sie auch auf die Kreise auszudehnen, scheiterte auf dem Parteitag 2019 am Einspruch der Basis.