รัฐธรรมนูญแห่งราชอาณาจักรไทย พุทธศักราช 2540 ได้กำหนดให้ศาลรัฐธรรมนูญประกอบด้วยประธานศาลรัฐธรรมนูญและตุลาการศาลรัฐธรรมนูญรวม 15 คน ซึ่งพระมหากษัตริย์ทรงแต่งตั้งตามคำแนะนำของวุฒิสภาจากบุคคลต่อไปนี้

1. ผู้พิพากษาศาลฎีกา ซึ่งได้รับเลือกโดยที่ประชุมใหญ่ศาลฎีกา โดยวิธีลงคะแนนลับ จำนวน 5 คน
2. ตุลาการในศาลปกครองสูงสุด ซึ่งได้รับเลือกโดยที่ประชุมใหญ่ศาลปกครองสูงสุดโดยวิธีการลงคะแนนลับ จำนวน 2 คน
3. ผู้ทรงคุณวุฒิสาขานิติศาสตร์ ซึ่งได้รับเลือกจากวุฒิสภา โดยการสรรหาและจัดทำบัญชีรายชื่อของคณะกรรมการสรรหาตุลาการศาลรัฐธรรมนูญ จำนวน 5 คน
4. ผู้ทรงคุณวุฒิสาขารัฐศาสตร์ ซึ่งได้รับเลือกจากวุฒิสภา โดยการสรรหาและจัดทำบัญชีรายชื่อของคณะกรรมการสรรหาตุลาการศาลรัฐธรรมนูญ จำนวน 3 คน

รัฐธรรมนูญแห่งราชอาณาจักรไทย พุทธศักราช 2550 กำหนดให้ศาลรัฐธรรมนูญประกอบด้วยประธานศาลรัฐธรรมนูญคนหนึ่งกับและตุลาการศาลรัฐธรรมนูญอีก 8 คน ซึ่งพระมหากษัตริย์ทรงแต่งตั้งตามคำแนะนำของวุฒิสภาจากบุคคลต่อไปนี้

1. ผู้พิพากษาในศาลฎีกาซึ่งดำรงตำแหน่งไม่ต่ำกว่าผู้พิพากษาศาลฎีกา ซึ่งได้รับเลือกโดยที่ประชุมใหญ่ศาลฎีกาโดยวิธีลงคะแนนลับ จำนวน 3 คน
2. ตุลาการในศาลปกครองสูงสุดซึ่งได้รับเลือกโดยที่ประชุมใหญ่ตุลาการในศาลปกครองสูงสุดโดยวิธีลงคะแนนลับ จำนวน 2 คน
3. ผู้ทรงคุณวุฒิสาขานิติศาสตร์ซึ่งมีความรู้ความเชี่ยวชาญทางด้านนิติศาสตร์อย่างแท้จริงและได้รับเลือกตามมาตรา 206 ของรัฐธรรมนูญ จำนวน 2 คน
4. ผู้ทรงคุณวุฒิสาขารัฐศาสตร์ รัฐประศาสนศาสตร์ หรือสังคมศาสตร์อื่น ซึ่งมีความรู้ความเชี่ยวชาญทางด้านการบริหารราชการแผ่นดินอย่างแท้จริงและได้รับเลือกตามมาตรา 206 ของรัฐธรรมนูญ จำนวน 2 คน

อำนาจหน้าที่ที่สำคัญของศาลรัฐธรรมนูญ คือ การพิจารณาวินิจฉัยว่าร่างพระราชบัญญัติหรือร่างพระราชบัญญัติประกอบรัฐธรรมนูญหรือร่างข้อบังคับการประชุมของสภาผู้แทนราษฎร ของวุฒิสภา หรือของรัฐสภา ที่สภาผู้แทนราษฎร วุฒิสภา หรือรัฐสภา แล้วแต่กรณี ให้ความเห็นชอบแล้ว แต่ยังมิได้ประกาศในราชกิจจานุเบกษา มีข้อความขัดหรือแย้งต่อรัฐธรรมนูญ หรือตราขึ้นโดยไม่ถูกต้องตามบทบัญญัติแห่งรัฐธรรมนูญหรือไม่ หรือพิจารณาวินิจฉัยว่า บทบัญญัติแห่งกฎหมายที่ศาลจะใช้บังคับแก่คดีใดขัดหรือแย้งต่อรัฐธรรมนูญโดยที่ศาลเห็นเอง หรือคู่ความโต้แย้ง และยังไม่มีคำวินิจฉัยของศาลรัฐธรรมนูญในส่วนที่เกี่ยวกับบทบัญญัตินั้น ตลอดจนพิจารณาวินิจฉัยปัญหาเกี่ยวกับอำนาจหน้าที่ขององค์กรต่าง ๆ ตามรัฐธรรมนูญ ซึ่งคำวินิจฉัยของศาลรัฐธรรมนูญถือเป็นเด็ดขาดและมีผลผูกพันรัฐสภา คณะรัฐมนตรี ศาล และองค์กรอื่นของรัฐ

การพิจารณาคดีของศาลรัฐธรรมนูญเป็นระบบไต่สวน ศาลมีอำนาจไต่สวนหาข้อเท็จจริงและพยานหลักฐานเพิ่มเติมได้ ซึ่งแตกต่างจากวิธีพิจารณาที่ใช้ในคดีทั่วไปของศาลยุติธรรม

สำนักงานศาลรัฐธรรมนูญ เคยมีที่ตั้งอยู่ที่ อาคารบ้านเจ้าพระยารัตนาธิเบศร์ เลขที่ 326 ถนนจักรเพชร แขวงวังบูรพาภิรมย์ เขตพระนคร กรุงเทพมหานคร แต่ปัจจุบันได้ย้ายไปที่ศูนย์ราชการเฉลิมพระเกียรติ 80 พรรษา 5 ธันวาคม 2550 เลขที่ 120 หมู่ 3 ถนนแจ้งวัฒนะ แขวงทุ่งสองห้อง เขตหลักสี่ กรุงเทพมหานคร[4] ใกล้กับที่ทำการกองบัญชาการกองทัพไทย