Il processo di trasformazione del Coni (che assume uno spiccato carattere verticistico, come tutte le istituzioni in periodo fascista) parte dal dicembre 1926 quando l'ente viene posto alle dipendenze del Partito nazionale fascista (Pnf). Lo statuto del febbraio 1927 prevede che il presidente del Comitato - come i presidenti delle federazioni sportive - sia nominato dal capo del governo su indicazione del segretario del Partito. Nel Consiglio direttivo del Coni è prevista la presenza di rappresentanti del Partito e delle altre principali organizzazioni fasciste. Ulteriori passi normativi vengono compiuti con la legge 14 giu. 1928, n. 1310 - che dà al segretario del Pnf potere di nomina dei presidenti di Coni e federazioni sportive - modificata nel 1931 - quando la carica spetterà di diritto al segretario stesso.
Un importante punto normativo nella storia del Coni è la legge 16 febbraio 1942, n. 426 che gli conferisce lo status di ente pubblico e lo pone sotto la vigilanza della Presidenza del Consiglio dei ministri. E' di nuovo il capo del governo a nominare, su proposta del segretario del partito, il presidente del Coni. Il Consiglio nazionale è composto da presidente, segretario generale e presidenti delle federazioni sportive. In ogni provincia è presente un Comitato provinciale del Coni. Le funzioni dell'ente restano quelle di disciplina e preparazione delle attività agonistiche (soprattutto per le competizioni internazionali) e di sorveglianza delle società sportive, i cui statuti e regolamenti erano sottoposti già dalla metà degli anni '20 all'approvazione dell'ente. Per gli aspetti sportivi le società sono invece sottoposte alle rispettive federazioni.
Gli eventi politici e bellici che attraversano l'Italia dal luglio 1943 alla primavera 1945 portano alla riduzione sensibile delle attività sportive (in particolare delle competizioni internazionali) e alla temporanea coesistenza di un Comitato olimpico nel Regno del sud e di uno nella Repubblica sociale italiana (sciolto dal Cln a fine aprile '45). Il governo Badoglio - che all'indomani della caduta del fascismo emana il r.d.l. 2 ago. 1943, n. 704 per ribadire le funzioni del Coni, il suo legame con la Presidenza del Consiglio e lo svincolo dal Pnf sciolto con altro provvedimento pochi giorni prima - nel giugno 1944 nomina commissario Giulio Onesti con il compito di liquidare l'ente. Il dibattito politico negli anni tra la lotta di Liberazione e i lavori della Assemblea costituente vede forti spinte perché il Comitato olimpico, ritenuto tra le espressioni più dirette del regime fascista, venga sciolto. Tuttavia, grazie anche alla abilità politica del commissario, il Coni non è liquidato e viene emanato il d.lg.c.p.s. 11 maggio 1947, n. 362 che - ribadendone in sostanza i compiti - ne cambia l'organizzazione interna. Il presidente del Consiglio dei ministri nomina il presidente del Coni su designazione del Consiglio nazionale cui spetta la nomina del segretario generale dell'ente. A sua volta il Consiglio nazionale è composto da presidente, segretario generale e presidenti delle federazioni sportive "eletti dalle società, associazioni ed enti sportivi dipendenti". La gestione del Coni è affidata alla Giunta esecutiva composta da presidente, segretario generale, due vicepresidenti designati dal Consiglio nazionale, sei membri del Consiglio stesso.
Tra i nuovi impegni dell'ente dal Dopoguerra in poi vanno menzionati la realizzazione di una rete di impianti sportivi su tutto il territorio nazionale, il legame con le istituzioni scolastiche e lo sport giovanile, il rapporto con gli enti di promozione sportiva. Alcune tappe del nuovo sviluppo istituzionale del Coni possono essere riassunte con l'assunzione in proprio della gestione del Totocalcio (d.l. 14 apr. 1948, n. 496); l'accordo del 1958 con il Ministero della pubblica istruzione per la costituzione dei Gruppi sportivi scolastici e l'istituzione dal 1969 dei Giochi della gioventù; il conferimento al Ministero del turismo e dello spettacolo della vigilanza sull'ente con la legge 31 lug. 1959, n. 617; il legame con gli enti di promozione sportiva stabilito nella prima metà degli anni '60; l'istituzione della Scuola centrale dello sport nel 1966.
Nel 1974 il Coni diviene un ente "parastatale". Il d.p.r. 2 ago. 1974, n. 530 (regolamento d'attuazione della legge 426/1942) emana norme precise su composizione e funzionamento degli organi collegiali ricalcando in sostanza il decreto 362/1947 più alcune disposizioni degli anni '50 sul ruolo del Ministero del turismo e dello spettacolo. Gli organi (presidente, Consiglio nazionale, Giunta esecutiva, segretario generale, Collegio dei revisori dei conti) sono in carica per quattro anni. Per gli organi collegiali viene stabilita una frequenza minima di riunione: biennale per il Consiglio, mensile per la Giunta. La nomina del presidente spetta al ministro del Turismo e dello spettacolo su designazione del Consiglio nazionale. I comitati provinciali, composti da cinque membri, sono nominati dalla Giunta esecutiva. Le federazioni sportive (trentadue nel 1974) godono di maggiore autonomia rispetto al passato e hanno come organi: presidente, Assemblea, Consiglio federale, Collegio dei revisori dei conti. Le società sportive devono essere riconosciute dal Consiglio nazionale del Coni o, per delega, dalla Giunta.
Negli ultimi anni l'intero settore sportivo viene riordinato con diversi interventi normativi. In particolare i servizi del Coni vengono privatizzati e costituiti in s.p.a. I compiti del Comitato - posto sotto la vigilanza del Ministero per i beni culturali e ambientali - continuano a essere "l'organizzazione e il potenziamento dello sport nazionale" con particolare riguardo alla preparazione degli atleti per le Olimpiadi e le gare internazionali e nazionali. Nella nuova normativa viene fatta esplicita menzione del Cio, ai cui indirizzi generali il Coni deve richiamarsi; inoltre vi è la presenza, numericamente rilevante, di diritto di membri rappresentanti degli atleti e dei tecnici sportivi.
Il Consiglio nazionale - che elegge il presidente del Coni e la Giunta nazionale - è composto da presidente del Coni, presidenti delle federazioni sportive nazionali, atleti e tecnici delle federazioni, membri italiani del Cio, tre membri rappresentanti delle strutture regionali del Coni e tre di quelle provinciali, cinque rappresentanti degli enti di promozione sportiva, tre rappresentanti delle discipline sportive associate, un rappresentante delle associazioni benemerite. La Giunta nazionale (cui spetta la nomina del segretario generale) è composta da presidente del Coni, membri italiani del Cio, dieci rappresentanti delle federazioni sportive e delle discipline associate, un rappresentante degli enti di promozione sportiva, due rappresentanti delle strutture territoriali del Coni. Il Collegio dei revisori dei conti è composto di cinque membri nominati dal Ministero per i beni e le attività culturali, dal Ministero dell'economia e dal Coni stesso. Vi è infine, con poteri consultivi, la Camera di conciliazione e arbitrato per lo sport con competenza sulle controversie tra federazioni sportive e soggetti affiliati. Insieme agli organi collegiali - le cui funzioni all'interno dell'ente continuano a essere quelle stabilite dalla normativa dei decenni precedenti - continua a esistere la struttura periferica composta da comitati regionali e provinciali.
Nel 2004 i servizi sono costituiti in una s.p.a. al cui vertice vi sono presidente, amministratore delegato e direttore generale sono così organizzati: Indirizzo e vigilanza sugli organismi sportivi, Preparazione olimpica, Servizi legali e dimissione patrimonio, Comunicazione e rapporti con i media, Evoluzione normativa e legislazione, Relazioni esterne e cerimoniale, Rapporti istituzionali e Torino, Internal auditing, Amministrazione finanza e controllo, Risorse umane, Sistemi informativi, Centri di preparazione di alto livello, Facility management acquisti e consulenze impiantistiche, Territorio e promozione dello sport, Formazione medicina e scienza per lo sport, Servizi per il mondo sportivo.