Já no que diz respeito à execução, ou implementação, há uma clara divisão de responsabilidades entre os três entes federativos, que atuam de maneira cooperada na execução do programa. Cabem a eles as seguintes responsabilidades:
Governo Federal- os Ministérios da Educação e da Saúde são os principais responsáveis pela coordenação da implementação do Programa, bem como a supervisão e especialização dos médicos envolvidos.
Os governos estaduais auxiliam a coordenação da União nas ações de acompanhamento e fiscalização do cumprimento das regras do Programa, das condições de trabalho nas UBS, além de apurar denúncias da atuação dos médicos e municípios.