根据以上职责，市环保局设11个内设机构。
(一)办公室。
负责局机关政务工作；负责公文处理、保密、档案、秘书、财务、环保行政许可事项受理窗口、督办、政务信息、后勤保障等行政事务性工作；负责综合性会议、行政会议及重大活动的组织工作。
(二)政策法规处。
组织开展环保政策和重大环境问题的调研，拟订本市环境政策措施；起草地方性环境保护法规、规章草案，对局规范性文件进行合法性审查；指导协调全市环境法制工作，负责本局环保行政处罚、行政复议、行政诉讼、行政赔偿及其他法律事务；组织对本市环境政策和环保规章的实施情况进行监督检查，评估实施绩效；办理人大代表建议议案、政协提案；负责企业环保信用情况的行政确认工作；承担环境应急及“维稳”具体工作；调查处理重大生态破坏和环境污染事故；组织办理环境信访投诉，调处重大环境污染纠纷；参与安全生产、食品安全、打击走私、海防边防、安保反恐等工作。
(三)规划财务处。
组织编制和实施全市环境保护规划和生态可持续发展规划；组织拟订环境功能区划；负责拟订环保预算管理制度并组织实施；拟订环保治污投入计划预算；编制国家、省环保部门以及市财政安排的预算年度的各项经费预算、决算；会同市财政局管理市级环境保护专项资金和中央环保专项资金及减排专项资金；组织制定和实施内部审计年度计划；负责局系统固定资产管理。
(四)污染防治处。
监督管理水体、土壤、大气、噪声等环境污染防治；监督并组织实施全市环境保护目标责任制；组织实施城市环境综合整治定量考核工作；组织实施全市环境质量监测和污染源监督性监测；组织建设和管理环境监测网及信息系统；组织空气环境质量指数预测预报；组织编制环境质量报告书，发布全市环境质量状况公报和重大环境信息；核发重点企业污染物排放许可证；负责水、大气、噪声污染治理设施暂停运行或拆除核准工作；协调和监督海洋环境保护工作。
(五)污染物排放总量控制处。
负责制定并组织实施总量控制计划和工作方案；负责分解并统筹管理全市污染物排放总量控制指标，指导、协调、督促、检查各区、县级市和市直单位落实减排任务和工程项目；负责建立健全总量减排统计、监测、考核三大体系和总量减排台账工作；负责组织实施总量减排迎检及考核工作；负责新建项目主要污染物排放总量前置审核；负责全市环境统计、综合分析工作和污染源普查工作。
(六)环境影响评价管理处。
负责权限内的建设项目环境影响评价文件审批；负责由国家、省审批的环境影响评价文件的初审；负责建设项目竣工环境保护验收申请的审批；参与市建设用地审核工作；负责组织权限内的规划环境影响评价审查；受市政府委托，负责重大经济和技术政策环境影响评价审查；监督对生态环境有影响的自然资源开发利用活动、重要生态环境建设和生态破坏恢复工作；组织开展对生态功能保护区、自然保护区、风景名胜区、森林公园及湿地的环境保护工作；组织开展农村生态环境保护；指导生态示范区建设；组织开展生态状况评估工作；参与生物多样性保护。
(七)机动车污染控制处。
拟订并组织实施机动车污染防治计划，按环境保护部环保达标车型公告公布车型目录；组织实施机动车环保标志管理及排气污染定期检查与强制维护制度；组织开展全市机动车排气污染执法工作；建立和管理全市机动车排气污染监管系统；协调推广车用低污染燃油和清洁燃料；推进机动车排气区域污染防治工作。
(八)辐射与固废管理处。
监督管理核技术应用、辐射环境、固体废物的污染防治工作，负责民用核与辐射应用项目相关的环境影响评价审批、环保竣工验收、辐射安全许可证发放及监管；负责固体废物、危险废物处置经营项目许可审批；负责危险废物转移审核；组织开展辐射环境监测和重点放射源的监督性检测；指导区、县级市辐射与固废环境监管工作和组织相关业务培训；参与民用核事故应急处理，协调辐射环境事故应急处理；参与反核恐怖袭击和反辐射恐怖袭击的工作。
(九)环境经济与宣传合作处。
负责环境保护科技工作，承担环境决策咨询专家委员会日常工作；负责“珠三角一体化”和“广佛同城化”有关工作；组织对外环保科技与经济合作交流；参与指导和推动环境保护产业发展，对企业申请环保营运资质进行初审、年审；推广环保应用技术示范工程；会同有关部门开展排污权交易和强制性清洁生产审核工作，推进清洁生产、循环经济、低碳经济发展；协助开展环境保护国际条约的履约工作；组织指导环境保护宣传教育，培养提高全民环保意识；指导协调民间环保组织参与环境保护；组织协调环境新闻网络。
(十)组织人事处。
负责机关和指导直属单位的人事管理、机构编制、劳动工资、外事等工作；负责机关和指导直属单位的党建、组织、政治思想、宣传教育、统战、工、青、妇等工作；承担环保系统在职人员的岗位培训、继续教育和职称评定工作；负责机关和指导直属单位的离退休人员服务工作；负责环保工作先进单位和个人的推荐工作。
(十一)执法监察支队。
负责指导、监督、协调区、县级市环境保护综合行政执法工作；负责对建设项目执行环境影响评价制度和“三同时”制度情况、各类污染源污染物排放情况、污染治理设施运行情况、限期治理项目完成治理任务情况、排污口规范化整治情况、污染源自动监控系统建设和运行情况、污染物总量控制及减排计划的执行情况进行监督检查，实施行政处罚、行政强制；参与对各类生态保护区域、项目环境法律、法规执行情况的监督检查；负责市属企业排污申报核定以及排污费的征收工作；负责跨区、县级市的环境污染纠纷调解，办理环境信访投诉；对机动车排气污染实施监督检查，对超标排放的车辆实施行政处罚和行政强制；负责工业企业污染物排放及辐射环境监督检查，对其违法行为实施行政处罚、行政强制；对区、县级市环境监察工作实行稽查。
执法监察支队下设5个大队，副处级。
一大队：负责污染源实时监控，处置突发性环境污染事件；负责办理环境污染的信访投诉；负责环境监察数据、信息的采集、汇总、审核工作。
二大队：负责工业污染源环境执法监察工作。
三大队：负责第三产业污染源环境执法监察工作。
四大队：负责生态及辐射环境执法监察工作。
五大队：负责机动车排气污染环境执法监察工作。
