奕譞等人在酌议章程同时，积极着手机构建置。他们察看城北旧有铸钱局等地，选择数处作为操演公所、设立营署于煤渣胡同，以道光十九年所铸而未经钤用的神机营印信作为新设神机营的印信。（12）该营设管理大臣数员，管理大臣之下，设总理全营事务翼长3人，掌督全营队伍。营内还分设文案、营务、印务、粮饷核对、稿案六处及军火局、军器库、枪炮厂、机器局等单位，职官共计540人。
    第二，选调将兵，督率操演。
    清政府设营练兵“原因近来营务未能整顿，兵丁训练多疏”而起。因此，加强京营各旗的训练，切实提高八旗经制兵的战斗力，便成为神机营的首要任务和主要职能。
    良好的兵员素质是部队战斗力提高的基础，将官的优劣则是提高部队战斗力的关键。选兵用将因此而尤显重要。奕譞等人对此十分重视，对于兵丁的调选，他们认为“此次练兵与练勇不同，勇皆募之民间，每多流弊，现在所操演之兵仍由各旗营挑选，但各旗营难称劲旅，而老幼强弱多有不齐，必应择其少壮者方为有用”，因而明确奏请“行知各旗营挑选精锐兵丁”（13）；对于将领，他们虑及“一切操演事务，步伐进退，皆有一定章程，非得久历戎行大小各员用资训导不足以成劲旅”，奏请“每队派专操大臣，帮操侍卫二三员俾资统率操演，庶可收训练之实效”（14）。为此并经奏准于1862年从京营禁军中挑选壮兵1万名，其中从两翼前锋营、八旗护军营调枪兵500名，圆明园八旗护军营调抬枪兵900名，健锐营、外火器营两营调马队兵1000名，八旗满洲、蒙古骁骑营调抬枪兵2400名，八旗汉军枪营调排枪兵800名，八旗汉军藤牌营选拣400名，八旗汉军炮营调1200名，并从各旗营挑选杂技兵1400名。另从内务府调选900名，同时选调专操大臣，帮操侍卫章京，带队章京234名。
    加强日常训练，是提高军队战斗力的根本途径。奕譞等人早在神机营酝酿成立之际，就亲自督率属员察看帅府胡同、冰盏胡同，择定操演公所，以便各队“就近操演”，并奏请咨取“火药铅丸”，“查看八旗汉军火器营炮位”，以为训练提供条件。神机营组建不久，奕譞又经奏准，各营队除继续分所就地训练外，每年春秋二季，还须分拨官兵，赴国朝“阅武田狩之所”的南苑扎营，合队集中操演。（15）作为管理大臣，奕譞本人经常深入实地，“一切操演，随时校阅”（16）。1865年，他就先后两次到南苑“校阅各旗营操演”。1886年，他又为着实现“添兵轮练”三万之众，“合神机营可及五万之数”的目标，而亲自抽调旗兵更番教练。在他管理督导下，神机营官兵不仅不断扩充壮大，而且大都精壮，训练日精，成为京师旗营精锐。
    第三，尝试西法，提高素质
    “清代以弧矢定天下”，刀矛弓马是其主要武器，其战术战法也相当原始落后。奕譞创立主持的神机营则“意在添习火器技艺”（17），“改弓箭为洋炮”（18）。因而，操演新式火器，使用洋炮成为其有别于京师其他各营的一大特点。1866年，神机营在奕譞的主持下，一次就委托崇厚购买洋马枪3000杆，五六出手枪2000杆。1880年，奕譞见“外洋军火，斗奇争胜，叠出不穷，洵称利器”，便与该营“同事诸公酌议”，委托李鸿章“代购德国克鹿卜陆路炮八尊，并金陵局制造过山炮八尊”（19）。此次托买的8尊克虏伯炮系4镑钢炮，“命中致远，质坚体轻”，“最为近时利器”，即便是当时堪称发达的俄、德、英、法各国陆地战阵也皆以“此器为最利”（20）。此后不久，奕譞又亲自请李鸿章代购“轻捷便利”的“哈乞开思兵枪”2000杆和“机簧较简”而又“堪称上品”的德国毛瑟后膛枪500杆。（21）此外，奕譞还通过提倡和奖励私人捐助进献的办法吸收洋枪洋炮。这样，加上该营成立之初俄国所送的部分洋枪，就使神机营人均拥有洋枪数超过了淮军而处于当时国内领先地位。
    奕譞不仅对神机营武器装备之改善十分重视，且对其营员即“人”的素质的提高也颇尽心力。1862年，奕訢、奕譞等从京畿火器营、健锐营、圆明园八旗营中选派120人到天津专习洋枪洋炮，训练阵法与步法，随后又调八旗官兵376名赴津一同训练。次年底，奕譞将其一半撤回京师，充当教练，并按所归人数另派官兵相互教练。1864年，奕譞鉴于“京津两处练兵，中外口号不一，难以合成一军”（22），便奏准将赴津洋枪队官兵全部调回神机营，并抽拨内火器营部分官兵，组成两翼洋枪队（即两翼技艺队，后改为洋枪队）。1865年、1867年，神机营先后派圆明园八旗骑兵500名、威远步队500赴天津向洋教练学习“马上刀法，施放洋枪及分合阵式”（23）。统计显示，到1869年，其神机营之威远队内，拥有受英国教练训练2年左右的洋枪步兵500名、马队兵1000名，成为一支拥有洋枪洋炮达5600人的马步炮诸兵种组合的洋炮队，几乎占整个神机营总人数的1/3。并且，所派赴津沽、上海等地接受外国教练训练，接受洋人阵法阵式的学员返京入营后，又在神机营内转相教习，这样，以使用洋枪洋炮先进武器和先进的战术战法由此在神机营内得以进一步推广。