Con la autonomía administrativa adquirida, la organización comenzó un proceso de estructuración para contar con las unidades representativas de sus labores. Asimismo, inició un trabajo de expansión por todo el territorio nacional. En esta línea, el 15 de noviembre de 1933, a través del Decreto Supremo Nº 4.550 se creó la Escuela Técnica de Investigaciones, la que inicia sus actividades docentes en 1934.

De este modo, la instancia de formación de los detectives quedó incorporada de inmediato a su orgánica. De igual modo, el 28 de agosto de 1935 se creó el Departamento Criminológico –el actual Laboratorio de Criminalística-, que contó en su origen con un archivo dactiloscópico monodactilar –con el registro de 3 mil delincuentes-, laboratorio fotográfico, archivo de apodos y una sección de dibujo lineal. En 1936, los expertos del Departamento habían creado una clave dactiloscópica y un plan graficado para investigar el delito de homicidio, reforzando el carácter científico a la Policía.

En 1938, se creó la Jefatura Jurídica, orientada para asesorar al mando institucional en materias propias de derecho. En 1940, se fundó la Asesoría Técnica del Personal, con la Sección Huellas y Archivos Policiales. Esta unidad se ha caracterizado desde sus inicios por recopilar y procesar la información relativa a los delitos y los delincuentes apoyando la labor investigadora de los detectives.

Ya en 1933, los policías recopilaban antecedentes de los partes policiales, generando “Fichas Policiales”, donde se podían identificar apodos, tipos de delitos, modus operandi, entre otras características de los hechos criminales, dando sustento en 1934 al denominado archivo de antecedentes, antecedente directo de Asesoría Técnica y uno de los pilares de la PDI: la gestión de la información y el análisis criminal para esclarecer el fenómeno criminógeno. En 1972 pasó a denominarse como Departamento de Asesoría Técnica, nombre que ostenta hasta el día de hoy.

El 30 de diciembre de 1942, se dictó el Decreto Supremo Nº 51/7.102 que estableció la separación del Servicio de Investigaciones del de Identificación y Pasaportes, el que pasaría a llamarse Dirección General del Registro Civil Nacional, dependiente del Ministerio de Justicia, y a su vez se creó la Dirección General de Investigaciones. En 1944, la organización sigue perfeccionando sus operaciones creando los departamentos de Contabilidad y Telecomunicaciones, apoyando y facilitando las labores de los oficiales policiales en aspectos administrativos y de soporte tecnológico.