还在中美合作所正式建立之前，梅乐斯已经开始了情报侦译和气象观测活动。从美国派来的第一批海军人员共7人，于1942年9月到达，他们都是各方面的专家，是来担任教官的。据梅乐斯说，其中有个20多年军龄的上尉韦勃，擅长无线电拦截，而且出身于海军医务兵团，可以兼任医生，梅乐斯在印度被刺的伤臂和伤腿便由他治疗痊愈。10月至11月，又陆续派来了梅乐斯所需要的“具有非常经验和能力”的人才。其中一名海军少校，名叫爱德·季菲莱，战前曾是大学里的哲学教授，又是一位懂得爆炸品、化学、机械等方面的工程师，还是一位长距离游泳运动员。另一名雷·柯屈拉，是步枪专家和技术高超的摄影家，又是一名训练有素的大气学家，还能讲七国语言。柯屈拉立即开始日常气象检查，并接手设立冲洗照片的暗房。

此后，派来受训的学员陆续到达，有“精选的中国人、一批非常愉快的暹罗（泰国）人，以及一批法国人和安南（越南）人”。美国教官马上开始了对所有这些学员的训练。学生们抗日情绪高涨，兴趣浓厚，所以教学工作很顺利。受训的课程，从单兵作战、爆破、无线电，直到摄影、气象、医学，甚至还有联邦调查局的训练内容。

中美所正式建立后，总部机构设置有：一厅（人事），二厅（情报），三厅（作业），四厅（供应），五厅（通讯），六厅（无线电拦截），七厅（气象）。其中重要的是二、三、六、七厅，最重要的部门是二厅（情报）。其余的厅都围绕这几个厅运转，以保证成功。在梅乐斯笔下，这些部门被称为“厅”，而在中国人的笔下，例如，新政权建立后服刑的原中美合作所骨干分子们，写交代材料时则称之为“组”，分别为人事组、情报组、气象组，等等。

在各个部门中，中美合作所主任戴笠单独控制与军统有关的业务，副主任梅乐斯则单独控制纯粹属于美国海军的事务，例如，与美海军潜艇的联络。

所有情报不仅供应给美国海军，还供应美国陆军、中国战区美军参谋部、中缅印战区参谋部等急需要作战情报的地方。送出情报以后，还要另写报告存档，据梅乐斯于1944年秋天送出的一份长达5页的报告称，仅仅从1943年11月到1944年9月，中美合作所给中缅印战区参谋部送去情报的报告就达388份。在这份5页的报告后面，梅乐斯附上一份长达23页的清单，包括每份情报的编号和内容摘录。

第三厅的业务为“作业”，主管全国各地开办训练班的工作及作战统计，训练成果从对日作战中体现。第三厅的厅长曾经是军统骨干、少将余乐醒（1945年余乐醒违犯军统纪律被关押于渣滓洞，后释放），副厅长曾经由李斯德·布鲁琪曼少校担任。布鲁琪曼来自美国海军陆战队，在太平洋海战的瓜达尔卡纳尔岛登陆作战中，他是英勇冲锋、第一批登陆的勇士之一。