Дума состояла в конце XVI века из четырех «чинов»: бояр, окольничих, думных дворян и думных дьяков. В правление Ивана IV максимальное число бояр составляло 44 человека, а окольничих – 19 (подсчеты А. А. Зимина). Наибольших размеров Дума достигала в середине XVI века, а опричные репрессии сильно уменьшили ее состав.
Категории думных дворян и думных дьяков по численности уступали первым двум чинам Думы. В царствование Ивана Грозного известны 24 человека из числа «дворян, которые в Думе живут». Думных дьяков, руководителей центральных учреждений – приказов, было меньше. В 1584 году Боярская дума состояла из 11 бояр, 7 окольничих, 10 думных дворян и 4 думных дьяков. При этом Дума была примерно пополам поделена между земской и дворовой частями, что являлось наследием опричных времен.
Родовитая Дума, таким образом, была немногочисленной. Должности занимали в ней около 70 фамилий, связанных между собой общим происхождением или родством.
Первые места в Думе принадлежали Гедиминовичам, потомкам литовских удельных князей, перешедшим на московскую службу при Иване III и Василии III. Они несколько раз породнились с великокняжеским родом. Это – князья Мстиславские, Бельские, Голицыны, Куракины, Трубецкие.
Соседние места занимали потомки удельных Рюриковичей, стремившиеся «пересидеть» (занять более высокое место согласно местническому обычаю) Гедиминовичей, что им иногда удавалось, – Горбатые-Суздальские, Шуйские, Скопины-Шуйские, Ногтевы, Воротынские, Одоевские, Оболенские, Кашины, Репнины, Долгоруковы, Пронские, Телятевские, Катыревы-Ростовские, Лобановы-Ростовские, Темкины, Сицкие, Троекуровы, Шестуновы, Хворостинины, Ромодановские, Татевы, Хилковы, Звенигородские и другие.
Наконец, третью крупную группу составляли роды бояр, служивших еще первым московским князьям. Когда-то Гедиминовичи и Рюриковичи оттеснили этих старомосковских вельмож с высоких постов, однако некоторые фамилии сохранили лидерские позиции. Таков, например, был род Федора Кошки – Кошкины, Захарьины, Юрьевы, Романовы, Яковлевы. Они состояли в родстве с великими князьями и удельными князьями, а в 1546 году Анастасия Романовна Захарьина стала женой великого князя Ивана IV, что еще более укрепило позиции этого могущественного рода. Другой крупный клан – Годуновы и Сабуровы. Им удалось трижды породниться с семьей монархов: Василий III женился первым браком на Соломонии Сабуровой, царевич Иван Иванович – на Евдокии Сабуровой, а царевич Федор Иванович – на Ирине Годуновой. К старомосковскому боярству принадлежали Шереметевы, Колычевы, Беззубцевы (все три рода – родня Кошкиных), Плещеевы, Басмановы, Морозовы, Салтыковы, Бутурлины, Головины и другие.
Входили в Думу князья Глинские и князья Черкасские – знатные выходцы из‐за рубежа, родня государей. Князья Глинские вели свой род от знаменитого ордынского правителя Мамая. В начале XVI века они перебежали в Московское государство, где Василий III с радостью принял знатных выходцев. В 1526 году он женился на княжне Елене Глинской, которая стала матерью Ивана Грозного. По родству с царем эта фамилия занимала одно из первых мест. Князья Черкасские, выходцы из Кабарды, вошли в Думу и также заняли первые места по родству с другой государыней – второй супругой Ивана Грозного, княжной Марией Темрюковной.
Третим чином Думы являлись думные дворяне. Во второй половине XVI века это были, в основном, малознатные любимцы Ивана Грозного. Таковы опричный палач Малюта Скуратов (прозвище Григория Лукьяновича Бельского) и его племянник Богдан Яковлевич Бельский, фаворит последних лет царствования Ивана, впоследствии окольничий и боярин. Известны и другие птенцы этого гнезда: печатник Роман Алферьев, казначей Игнатий Татищев, Василий Зюзин, Михаил Безнин, Деменша Черемисинов и другие. Они не могли тягаться по родовитости ни со старомосковскими боярами, ни с князьями, однако принадлежали к служилым родам, а некоторые из них – к весьма древним (так, Татищев был потомком смоленских Рюриковичей, утративших свой титул).
Боярская дума являлась одновременно главным распорядительным органом и законосовещательным учреждением. Часто встречающаяся формула «царь указал, а бояре приговорили» обозначает совместное государственное творчество государя и членов Думы. Однако роль бояр и окольничих не ограничивалась заседаниями. Для решения конкретных вопросов создавались особые боярские комиссии (такова, например, комиссия боярина князя В. И. Шуйского, расследовавшая обстоятельства смерти царевича Дмитрия и восстания горожан в Угличе в 1591 году). Бояре вели дипломатические переговоры, участвовали в приемах послов, ездили с посольскими миссиями. Из членов Боярской думы назначались командующие полками в походах. Думцев посылали наместниками и воеводами в крупнейшие города или на окраины (Великий Новгород, Смоленск, Казань, Астрахань, Тобольск и др.).