Grundsätzlich liegt es in der freien Entscheidung des Parlamentes, die Anzahl seiner Ausschüsse und deren Mitglieder in jeder Legislaturperiode neu festzulegen. Die Einrichtung des Verteidigungsausschusses ist jedoch von der Verfassung selbst vorgeschrieben (Artikel 45a Absatz 1 Grundgesetz), so dass das Parlament hier keinerlei Spielraum hat. Gleiches gilt nur noch für den Auswärtigen Ausschuss, den Ausschuss für Europäische Angelegenheiten und den Petitionsausschuss, die ebenfalls verfassungsmäßig vorgeschrieben sind.
In der 16. Legislaturperiode setzt sich der Verteidigungsausschuss aus 31 Mitgliedern zusammen: 11 von der CDU/CSU-Fraktion, 11 von der SPD-Fraktion, 3 von der FDP-Fraktion, 3 von der Fraktion DIE LINKE und 2 Abgeordneten der Fraktion BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN. Damit entsprechen die Mehrheitsverhältnisse im Ausschuss denen im Plenum des Deutschen Bundestages. Als Besonderheit kommt in dieser Wahlperiode hinzu, dass im Verteidigungsausschuss auch ein fraktionsloses Mitglied vertreten ist, welches allerdings über kein Stimmrecht verfügt.
Jedem ordentlichen Mitglied des Ausschusses – mit Ausnahme des fraktionslosen Mitglieds – ist ein stellvertretendes Ausschussmitglied zugeordnet. Den Vorsitz im Ausschuss führt die Abgeordnete Ulrike Merten von der SPD-Fraktion. Ihr Vertreter ist der Abgeordnete Dr. Karl A. Lamers von der CDU/CSU-Fraktion.