Организация включает 195 членов и 10 ассоциированных членов.
Членство в ЮНЕСКО регулируется статьями II и XV Устава и правилами 98-101 Правил процедуры Генеральной конференции (см. Основополагающие документы). Членство в Организации Объединённых Наций подразумевает право на членство в ЮНЕСКО. Государства, которые не являются членами Организации Объединённых Наций, могут быть приняты в ЮНЕСКО по рекомендации Исполнительного совета при условии, что за них будет отдано две трети голосов Генеральной конференции.
Территории или группы территорий, не являющиеся субъектами международных отношений, могут быть приняты в качестве ассоциированных членов. Их принятие, права и обязанности определяются Генеральной конференцией (см. 6C/Резолюция 41.2 и Основополагающие документы).
Большинство государств-членов имеют Постоянные представительства при ЮНЕСКО во главе с Постоянными представителями, осуществляющими связь между Организацией и соответствующими правительствами.
Все государства-члены имеют Национальные комиссии по делам ЮНЕСКО. Национальные комиссии по делам ЮНЕСКО создаются государствами-членами с целью координации работы соответствующих правительственных и неправительственных организаций с работой Организации.
Государства-члены и ассоциированные члены назначают одно или несколько министерств ответственными за отношения с ЮНЕСКО и/или учреждают министерства, соответствующие областям компетенции ЮНЕСКО.
ЮНЕСКО подчёркивает важность своих усилий по вовлечению в деятельность Организации представителей, избранных на общенациональном (парламентариев) и местном уровне (городских и местных властей).
Сектор внешних связей и общественной информации (ERI) и Департамент «Африка» обеспечивают взаимодействие с государствами-членами. Вместе с тем, как Департамент «Африка» охватывает государства-члены африканского региона, Сектор внешних связей и общественной информации отвечает за отношения с государствами-членами из четырёх других регионов и с ассоциированными членами.
Связь с государствами-членами также обеспечивается директорами и руководителями региональных, кластерных и национальных бюро ЮНЕСКО.