根據上述職責，市環境保護局設10個內設機構：
（壹）辦公室
承擔局機關文電、會務、接待、機要、檔案等日常工作；承擔局機關信息、安全、保密、信訪、督查、建議提案辦理、政務公開、後勤服務等工作；承擔重大環境汙染事故糾紛情況通報和聯絡工作；承擔縣市區環保目標管理檢查和考核工作。
（二）人事教育科
承擔局機關及直屬單位機構編制、幹部人事、教育培訓、考核獎懲、勞動工資、保險福利等工作；承擔歸口管理直屬單位專業技術職務評審、工人技術等級評定的有關工作；承擔局機關離退休人員的管理、服務工作；承擔協助局黨組指導全市環境保護系統精神文明建設工作。
（三）計劃財務科
承擔組織編制環境功能區劃、環境保護規劃工作；承擔環境保護專項規劃審核工作；承擔歸口管理環境保護補助資金、科技設備資金、汙染治理資金的工作；參與擬訂經濟規劃和業務計劃；承擔考核分析預算、財務計劃執行情況工作；承擔對直屬單位和縣（市）環境保護專項資金的內部審計有關工作；承擔局機關財務和國有資產管理工作；承擔局系統財務監督管理工作。
（四）政策法規科
組織擬訂全市環境保護規範性文件；承擔環境保護行政處罰、行政復議和行政應訴工作；承擔組織開展對縣市區環保部門貫徹執行環境保護法律法規的執法檢查工作；承擔局機關政策法規業務學習工作。
（五）宣傳科
擬訂並組織實施全市環境宣傳教育工作規劃和計劃；監督、檢查、指導縣市區開展環境宣傳教育工作；承擔向新聞媒體聯絡、宣傳報道全市環境保護工作；承擔“綠色行動”的日常指導、協調、督查、評比工作。
（六）汙染防治科
擬訂重點汙染源治理計劃和汙染源治理基金使用計劃；承擔汙染源限期治理和達標排放等工作；承擔審查環境治理工程方案和組織竣工驗收工作；承擔城市環境綜合整治定量考核和“愛衛”檢查中的環保考核工作；承擔企業上市和融資的環保核查工作；承擔防治汙染設施的拆除或閑置審批工作。
（七）環境影響評價科
（加掛行政審批科牌子）
擬訂並組織實施開發建設活動環境影響評價、建設項目“三同時”﹙同時設計、同時施工、同時投產使用﹚環境管理制度；承擔園區建設的環境監督管理工作；承擔協調局機關行政許可的有關工作。
（八）汙染物排放總量控制科
﹙加掛環境監測科牌子﹚
擬訂主要汙染物排放總量控制規劃和排汙許可證制度；擬訂並組織實施總量控制計劃，承擔汙染物排放總量減排考核工作；承擔環境統計和汙染源普查工作；承擔環境監測管理、環境信息發布和組織環境突發事件的應急監測工作；承擔調查和評估全市環境質量狀況並進行預測預警工作；承擔全市環境監測網建設和管理的有關工作；組織編制全市環境質量報告書、重點汙染源監測報告和環境狀況公報；擬訂全市突發環境事件和生態破壞事件的應急監測預案；承擔全市重特大突發環境事件的應急、預警、監測和組織工作。
（九）生態保護與科技科
組織編制生態保護區劃與規劃；承擔歸口監督管理自然保護區、風景名勝區、森林公園範圍內的有關環境保護工作；承擔參與資源開發項目環境保護論證工作；承擔管理生物技術環境保護安全工作；承擔監督管理農村生態環境保護和生態農業建設工作；承擔小城鎮建設環境管理工作；承擔環境保護科技工作；參與指導循環經濟與環保產業發展工作；承擔全市環保系統環境科研項目立項、科技設備資金的使用和對外經濟合作工作；承擔環境科技成果引進與實用技術推廣工作；承擔歸口管理環保產業有關工作。
（十）輻射環境與固體廢物管理科
承擔全市輻射環境安全和固體廢物的監督管理工作；承擔監督管理放射源、電磁輻射和伴有放射性礦產資源開發利用中的輻射汙染防治、防護和安全工作；承擔輻射防護工作；承擔監督管理放射性廢物處理、處置輻射環境保護工作；承擔放射性同位素、射線裝置的生產、銷售和使用審批工作；承擔輸變電設施及線路、信號臺站等電磁輻射裝置和電磁輻射環境的監督管理工作；承擔核與輻射應急響應和調查處理工作；承擔指導全市輻射環境監測工作；承擔管轄範圍內固體廢物、危險廢物產生、收集、儲存、運輸、利用、處置過程的汙染控制管理和危險廢物轉移的審批工作；承擔對固體廢物和危險廢物汙染事故進行調查處理工作；配合有關部門參與對突發性危險廢物和危險化學品汙染事故處理工作。
紀檢（監察）機構和黨群組織按有關規定和章程設置。
直屬機構
株洲市環境監察支隊
株洲市環境監測中心站
株洲市環境保護研究院
株洲市環保局石峰分局
株洲市環保局天元分局
株洲市環保局荷塘分局
株洲市環保局蘆淞分局
輻射站
固廢站