根据上述职责，四川省环境保护厅设15个内设机构：
办公室
协助厅领导处理机关政务，协调机关日常工作；负责文秘、档案、机要、保密、政务公开、行政接待、会议会务、爱国卫生、安全保卫等工作；负责环境保护电子政务和信息管理工作；负责拟订并组织实施厅机关事务管理各项规章制度；负责厅机关基本建设和行政后勤工作；组织协调重大环境保护专题调研；组织办理人大代表、政协委员的议案、提案等工作。
政策法规处
组织起草我省环境保护法规、规章草案；监督检查环境保护法律、法规、规章的贯彻执行；组织开展环境保护行政执法监督、行政处罚审查、行政听证、行政复议、应诉和行政调解工作；组织开展环境保护政策调研；负责起草环境保护综合性文件、材料。
规划财务处
组织编制并监督实施全省环境保护规划和环境功能区划；参与编制我省国民经济与社会发展规划和主体功能区规划；参与审核全省各类规划中涉及环境保护的内容；负责提出环境保护领域固定资产投资规模、方向和省级环保资金安排意见；参与管理省级环保专项资金；负责机关和直属单位预算、决算、政府采购监督管理、国有资产管理和财务监督审计工作；负责环保示范工程及其他重大环保项目的立项工作；参与城市环保基础设施项目监督管理工作；协助排污费管理使用有关工作。
科技发展处
组织协调环境保护科学研究和技术引进；组织指导环保科技攻关和技术示范项目；负责全省环境保护科研项目管理、成果申报及推广应用；组织拟订我省环境保护标准；监督管理国家及省环境标准的执行；推动环境技术管理体系建设；承办环境污染治理设施运营资质证书审查工作；参与指导和推动循环经济和环保产业发展。
总量控制处
落实国家和省主要污染物排放总量控制制度；拟订主要污染物排放总量控制、排污许可证和环境统计制度及规范并监督实施；组织测算并确定重点区域、流域的环境容量；组织编制并实施主要污染物总量控制计划；组织实施政府环境目标责任制和污染物总量减排考核；参与研究并组织实施污染物总量减排的环境经济政策；负责审核涉及增加排放总量新上项目的总量指标；负责环境统计和污染源普查工作，组织编制并发布环境统计年报和统计报告；承担省主要污染物减排工作领导小组办公室的具体工作。
行政审批处
贯彻执行规划、建设项目环境影响评价、环境保护“三同时”等法律、法规、规章和制度；负责规划和建设项目环境影响评价文件的审查审批；负责建设项目竣工环境保护验收；负责对环境影响评价资质证书持证单位进行日常监督；负责环境影响后评价工作；承办其他行政审批事项。
环境监测处
贯彻落实国家环境监测制度和规范，拟订并组织实施全省环境监测、环境信息的规划、制度和规范；组织建设和管理全省环境监测网；组织实施环境质量监测、污染源监督性监测、环境应急和预警监测以及各种专题调查普查；组织调查评估全省环境质量状况并进行预测预警；协调指导其他部门开展环境监测工作；建立和实行环境质量公告制度；组织编报全省环境质量报告书，组织编制和发布四川环境状况公报；指导全省环境监测队伍建设和业务工作。
污染防治处
贯彻执行污染防治法律、法规、规章和政策，拟订并组织实施全省污染防治规划；建立和组织实施跨市（州）界水体断面水质考核制度；负责水体、大气、噪声、光、恶臭、固体废物、化学品和机动车等污染防治的监督管理；组织实施污染源限期治理工作；负责城市集中式饮用水源保护区的监督管理；负责危险废物经营许可、进口固体废物和有毒化学品的预审、机动车污染防治等环境管理；负责城市环境综合整治定量考核，指导环境保护模范城市创建工作；负责绿色信贷、上市公司环保核查工作；会同有关部门组织开展强制性清洁生产审核和监督工作，协同有关部门推行循环经济工作。
农村环境保护处
贯彻执行农村和农业环境保护法律、法规、规章和政策；负责指导、协调、监督农村环境保护工作；组织编制并实施农村污染防治规划；组织协调农村和农业面源污染防治工作，监督管理农村集中式饮用水源保护区、小流域和湖库污染、村镇生活污染、养殖污染、土壤污染防治等工作；指导生态乡镇、生态村等农村生态建设示范区创建工作。
自然生态保护处
贯彻执行自然生态保护法律、法规和规章，拟订生态保护规划，组织评估生态环境质量状况，监督重要生态环境建设和生态破坏恢复工作；指导、协调、监督管理各种类型的自然保护区、风景名胜区、森林公园的环境保护工作；协调监督野生动植物保护、湿地环境保护、荒漠化防治工作；负责生物多样性保护、生物技术环境安全的监督管理工作；指导有机食品发展、生态示范创建与生态农业建设；承担生态省建设领导小组办公室的具体工作。
安全管理处
组织实施核与辐射安全环境保护法律、法规、规章，拟订地方法规、标准和规范；负责核技术应用和输变电等电磁辐射装置及伴有放射性矿产资源建设项目环境影响评价文件审批、“三同时”监管；负责辐射安全许可管理，组织实施辐射安全监督检查；负责辐射环境监测；协助环境保护部开展辖区内核设施、放射性物品运输及铀（钍）矿监管；组织制订并实施本省核与辐射应急预案；负责核与辐射事故及投诉的调查处理，参与核与辐射恐怖事件的防范与处置工作。
督察处
承担省突发环境事件应急指挥部办公室的具体工作；组织拟订我省重特大突发环境事件和生态破坏事件应急预案并监督实施；负责重特大突发环境事件应急、信息通报及应急预警；负责组织协调重特大突发环境事件和生态破坏事件应急处置及损失评估；负责环境来信来访；拟订和实施环境保护督查制度；负责环保系统挂牌督办和机关内部交办事项的督办工作。
宣传教育
拟订并组织实施环境保护对外合作有关政策、规章、制度和宣传教育规划；组织开展环境保护政策、法律和环保科普知识宣传教育；承担新闻发布工作；推动社会公众和社会组织参与环境保护；承办环境保护社会表彰，总结推广环境保护先进典型；负责全省环境保护对外交流和区域合作；承办有关环境保护国际条约的履约工作；参与处理涉外的环境保护事务；负责建立环境保护对外交流网络及利用外资项目管理工作。
人事处
负责厅机关和直属单位机构编制与干部人事工作；负责环保系统领导干部双重管理的有关工作；会同有关部门做好环保系统行政管理体制改革工作；负责环保系统教育培训和队伍建设工作；负责机关和直属单位出国(境)人员政审和境外培训；归口管理环境保护行政奖惩；会同有关部门做好环保系统专业技术职称申报评审和环境保护执业资格考试工作。
机关党委
负责机关和直属单位的党群工作。其办事机构的设置方式，由环境保护厅党组按照省委规定确定。
