从影片结构上来看，《宇宙探索编辑部》被导演人为地分成五个章节，第一章：追UFO的人（13min—35min）、第二章：蜀道难（35min—64min）、第三章：等待麻雀降临的少年（64min—78min）、第四章：西南深处（78min—89min）、终章：未尽之路（89min—110min）。章节的切换，多数都是以空间的转换辅助完成的，每个章节都对应着一个独立的叙事空间。

第一章开始之前，影片花了十二分钟介绍背景信息，编辑部的经营状况、唐志军的个人情况以及性格特征在这十二分钟里都得到了集中展现。为了表现唐志军偏颇的性格和过度的理性主义，影片在这一片段引入了一段小插曲，即“阿波罗”公司的造访。

编辑部面临的困境和唐志军窘迫的现状，通过一段三十年前的采访视频和现实时空的对比得以展现，秦彩蓉的一句对白“九几年那会，女看<知音>，男看<探索>”进一步强化了这种对比。一个经济状况异常拮据的编辑部，可能要通过多重努力才能拿到企业赞助，但唐志军明显并不重视这份赞助，甚至可以说是对该企业抱有一种鄙夷的态度。

当听到对方想把“阿波罗”的商标打在自己的宇航头盔上时，唐志军的不满情绪集中爆发，向对方解释道“太阳神阿波罗”只是公众的谬传，真正的太阳神另有其人。还未等他的论述结束，秦彩蓉就打断了他。唐志军的基本性格特征通过这一桥段被成功揭示出来：执拗、不合时宜、求真求实。他可以不分场合地阐述一些常人根本不感兴趣的话题，编辑部的工作人员关注的更多的是现实问题，即企业赞助费，只有唐志军将关注点集中在理性层面，即“太阳神是谁”这一问题上。

为了进一步表现对极端理性的否定，影片接下来就令唐志军走进另一个困境。展柜里的宇航服是人类科学的象征，而科学又代表着人类的理性主义，但在这里，理性主义的象征物却差点要了理性主义者唐志军的命。宇航服的头盔出现故障，唐志军被困在里面动弹不得，一行人大费周章才解决掉这一问题，阿波罗公司的访问也因此被打断，最后闹得不欢而散。唐志军保存这套宇航服，是希望有朝一日外星人造访地球时，能获得一个进入外星船舱的机会，但如今却是在吊车的协助下，穿着出现故障的宇航服完成了自己“飞行”的梦想。这一极具荒诞喜剧色彩的片段，是对唐志军理想主义和理性主义精神的直接质询或否定。

更具戏剧性的是，唐志军是在对现实妥协（即将宇航服卖给电影剧组）之后，才获得了继续追求理想（前往西南山区进行科学考察）的机会。

从剧作结构上来看，影片大致可以分为四个部分：建置部分、发展部分、高潮部分、尾声部分。建置部分的主要目的是建立人物形象和确立人物行动目标，本片的建置部分是从影片开场到第一个章节《追UFO的人》结束，即前35分钟。电视机出现故障后，唐志军得知西南山区出现疑似外星人降临地球的超自然事件，这是本片的激励事件，这一事件引起了后续科考旅途的一系列情节。建置部分发展到后半段时，唐志军卖掉了自己的宇航服，为下一步的行动筹措到足够的经费，这是一个重要的转折点，也象征着建置部分的结束。编辑部内部的事务被暂时搁置，影片的叙事重点转移到对山村中的超自然现象的探索上。

发展部分是影片的主体部分，本片的发展部分是从第二章《蜀道难》开始，到唐志军独自上山寻找失踪的王一通（85分钟处）结束，整个段落大约五十五分钟，几乎占据影片时长的一半。和一般的剧情片相比，《宇宙探索编辑部》的发展部分显得稍微有些漫长，因为这一部分要留出充足的时间来介绍影片后半段的重要人物孙一通。孙一通首次出场是在村广播台里播节目，而此时影片时间已经过去了五十分钟。

孙一通的出场时间被延后，是因为一行人在寻找真相的过程中发生了另一个小插曲——唐志军花520元在江湖骗子那里买了一根“外星人大腿骨”，这一片段占据了大约十分钟的时长。然而这一片段对于唐志军人物形象的塑造来说也至关重要，观众在此处能够直观感受到唐志军的偏执和对梦想的不懈追寻，就像村里失踪的那只驴子一样被自己的“胡罗卜”指引前行。这种对于梦想的偏执追求甚至能在一定程度上突破他的理性，作为一个深耕科学领域多年的知识分子，他不可能看不出“外星人驻地球联络部”负责人的那种低端骗术，但他却选择主动受骗，不放过任何一个可能接近自己梦想的机会。唐志军的极端理性在江湖骗子这里被首次打破。同时这跟大腿骨也是影片的一个线索，串联着后期的一系列事件。

高潮部分是从唐志军独自上山开始到孙一通的“羽化飞升”结束。在象征着“孕育人类的子宫”的山洞中，唐志军认识到探索人类自身与探索宇宙同等重要，他的旧有观念在这一刻被彻底扭转。尾声部分就是三个月后唐志军在侄子婚礼上的发言，以及最后在一个公益活动上为女儿念诗。尾声部分解决了精神主线设定的目标，唐志军最终回归到了日常生活，看待女儿问题时也从一开始的“不理解，不原谅”变成谅解与豁然。