Des de l’inici en formen part la regió d’Occitània (fins el 2016, Llenguadoc-Rosselló i Migdia-Pirineus), a l’Estat francès, i les comunitats autònomes de l’Estat espanyol d’Aragó, Catalunya i les Balears. Té com a objectius la cooperació en diversos camps de les regions membres i la projecció exterior del vessant mediterrani occidental de la UE, per als qual és l’instrument de coordinació política. A més de formar-ne part les administracions, l’organització preveu la participació d’organitzacions, entitats, i actors socials, econòmics i culturals d’aquest territori, així com la col·laboració amb regions europees veïnes. Les llengües oficials de l’Euroregió són el català, el castellà, el francès i, des del 2014, l’occità. L’any 2009 entrà en vigor l’Agrupació Europea de Cooperació Territorial (AECT), un instrument legal creat per la Comissió Europea que permeté a l’Euroregió Pirineus Mediterrània adquirir personalitat jurídica.
Creada amb la Declaració Constitutiva de l’Euroregió subscrita pels governs d’Aragó, Catalunya, les Illes Balears i del consell regional d’Occitània, té el precedent principal en l’Euroregió, associació de regions frontereres formada per Catalunya, Llenguadoc-Rosselló i Migdia-Pirineus, constituïda el 1991 en el marc del mercat únic europeu amb la finalitat de facilitar els intercanvis entre les tres regions, i reforçar-ne el paper motor en benefici de les regions del sud. Tot i algunes realitzacions, el projecte no prosperà, i en molts aspectes l’actual Euroregió Pirineus Mediterrània pot considerar-se’n la refundació. L’any 2006 la comunitat autònoma d’Aragó en suspengué la participació com a resultat del contenciós amb Catalunya sobre les obres d’art de la Franja de Ponent.
L’organització és integrada per la Trobada de Presidents —amb una presidència de torn de divuit mesos—, el Grup de Coordinació, la Secretaria, la Coordinació Europea i les coordinacions de projectes. Entre els projectes en els quals participa (part dels quals anteriors a la fundació de l’Euroregió) hom pot esmentar la Comunitat de Treball dels Pirineus (1983), la Xarxa Vives (1994), l’Arc Llatí (2002), l’Institut d’Economia i Empresa Ignasi Villalonga (2002), la Xarxa Eures (2003) adreçada al mercat de treball, la Xarxa de Cambres de Comerç (2005), la Xarxa de Consells Econòmics i Socials (2009) i la Xarxa de Televisió Sense Fronteres (2009).