La Région, maître d'ouvrage du projet du Louvre-Lens, s'appuie sur sa direction générale adjointe « Grands projets régionaux » pour réaliser la construction du musée. Bernard Masset, directeur général adjoint, assure le pilotage général avec l'appui de Gilles Pette, qui dirige la "Mission Louvre-Lens". Didier Personne, directeur des grands équipements, et son adjoint, Thierry Dillies, assurent quant à eux le pilotage technique du dossier. La directrice de la culture, Isabelle Laforce, et la chargée de mission culture au cabinet du président de la Région, Elvire Percheron, suivent également attentivement le projet. La mobilisation du monde de l'entreprise autour du projet est par ailleurs prise en charge par Léonore Heemskerk.
Etant donné l'importance de l'opération, la Région s'est adjoint un mandataire, la société d'économie mixte (SEM) Adévia associée à H4 Valorisation, filiale du groupe EDF. Jean-Luc Desprez, directeur des grands projets, Alice Haesaert et Jean Bernier, chargés de projet chez Adévia, se consacrent entièrement au Louvre-Lens.
Au sein du musée du Louvre, la délégation Louvre-Lens assure le pilotage général du projet. Autour de Jean-Marc Legrand, directeur de projet, toutes les compétences sont mobilisées.
Vincent Pomarède et Jean-Luc Martinez, respectivement directeurs des départements des peintures et des antiquités grecques, étrusques et romaines, ont la charge de la coordination du projet scientifique et culturel, et en particulier la conception de la Galerie du temps du Louvre-Lens. Ils bénéficient de l'appui d'Audrey Bodéré, collaboratrice scientifique et technique, travaille elle aussi sur le projet scientifique, et d'Amine Kharchache, chargé de la conception de la médiation.
Anne-Sophie Caron, également collaboratrice scientifique et technique, est plus particulièrement chargée des relations avec les partenaires locaux et de la communication autour du projet. Françoise Feger se préoccupe de la stratégie et de l'accueil des publics. Pour sa part, Katia Lamy architecte chargée de mission grands projets, suit l'avancement du projet architectural en liaison étroite avec la Région, maître d'ouvrage. Depuis janvier 2007, Stéphane Malfettes, programmateur cinéma de l'auditorium du Louvre, se consacre au futur grand auditorium du Louvre-Lens, baptisé « la Scène ». Anne Carpentier suit quant à elle les projets et conventions de mécénat du Louvre-Lens. Enfin, Line Massart assure le secrétariat et la gestion des archives du projet.
Outre les réunions bilatérales entre les équipes de la Région et du Louvre, les partenaires se retrouvent chaque mois au sein d'un comité technique. Ce comité est chargé, sous l'autorité des responsables politiques du projet (musée du Louvre, direction des musées de France, exécutifs des collectivités territoriales), d'assurer le suivi de réalisation du projet dans toutes ses composantes.
Ce comité rassemble ainsi les représentants de la Région et du Louvre mais aussi la Sous-Préfète de Lens, Isabelle Pétonnet, la Directrice régionale des affaires culturelles, Véronique Chatenay-Dolto, et les directeurs généraux des collectivités locales (Eric Delzant pour le Département du Pas-de-Calais, Serge Kuzniak pour la CommunAupôle Lens-Liévin et Carole Bogaert pour la Ville de Lens) ou leurs représentants.