Die Mitgliedschaft in der Organisation steht jedem offen, der ein Interesse an ihren Aktivitäten hat. Normen werden in Ausschüssen entwickelt, und neue Ausschüsse werden bei Bedarf auf Antrag interessierter Mitglieder gebildet. Die Mitgliedschaft in den meisten Ausschüssen ist freiwillig und wird durch den eigenen Antrag des Mitglieds initiiert, nicht durch Ernennung oder Einladung. Die Mitglieder werden in Nutzer, Hersteller, Verbraucher und „allgemeines Interesse“ eingeteilt. Zu letzteren gehören auch Akademiker und Berater. Zu den Nutzern gehören industrielle Nutzer, die im Rahmen anderer technischer Ausschüsse auch Hersteller sein können, und Endnutzer wie Verbraucher. Um die Anforderungen des Kartellrechts zu erfüllen, müssen die Hersteller in jedem Ausschuss oder Unterausschuss weniger als 50 % der Mitglieder stellen, und jedes Herstellerunternehmen hat nur eine Stimme. Aufgrund dieser Beschränkungen gibt es mitunter eine lange Warteliste von Erzeugern, die sich um eine Mitgliedschaft in den populäreren Ausschüssen bewerben. Die Mitglieder können jedoch auch ohne formale Abstimmung teilnehmen, und ihre Beiträge werden in vollem Umfang berücksichtigt.
Im Jahr 2015 hat ASTM mehr als 30.000 Mitglieder, darunter über 1.150 Organisationsmitglieder aus mehr als 140 Ländern. Die Mitglieder arbeiten in einem oder mehreren der über 140 ASTM Technical Committees mit. ASTM International vergibt mehrere Auszeichnungen für Beiträge zur Erstellung von Normen, darunter den ASTM International Award of Merit (die höchste Auszeichnung der Organisation). ASTM International wird von der US-Steuerbehörde als 501(c)(3) gemeinnützige Organisation eingestuft.