河南省环境保护厅为了履行其职责，设有以下11个内设部门:
(一)办公室(宣传教育处)：负责处理文电、会务、机要、档案等事务，承担信息、安全、保密、信访、政务公开等工作。主要职责包括环境保护的宣传教育，以及生态文明建设和环境友好型社会的推广，同时负责新闻的审核和发布。
(二)规划财务处：负责编制全省环境规划，协调和审核环境保护专项规划，审核城市规划中的环保内容。还负责机关和直属单位的财务、资产管理、采购和内部审计工作，以及环境保护的国际交流与合作。
(三)政策法规处：负责环境保护政策的制定，对法律草案提出意见，组织执法检查，并审核机关文件的合法性，处理行政复议、应诉和赔偿事务。
(四)人事处(机关党委)：负责人事和机构编制管理，参与省辖市环保部门的领导管理，参与环保体制改革，负责机关和直属单位的党群工作。
(五)科技标准处：制定环保科技政策和地方性环境标准，组织科技研发和实施环保技术示范工程，推动循环经济和环保产业发展。
(六)污染物排放总量控制处：负责制定总量控制政策和排污许可证制度，监控和考核总量减排，负责环境统计和污染源普查。
(七)环境影响评价处：负责全省规划和项目的环境影响评价，指导环境保护工作，监管环境影响评价机构资质，对超标排放或生态破坏严重的地方暂停审批部分项目。
(八)环境监测处：制定监测制度，组织全省环境监测，评估环境质量，管理监测网和环境信息网，发布环境质量状况。
(九)污染防治处：起草污染防治法规，实施排污管理，制定防治规划并监督执行，负责水体、大气、土壤等多方面的污染防治工作。
(十)自然生态保护处(农村环境保护处)：负责生态保护规划，指导保护区管理，保护生物多样性，推进生态示范建设和农村环保工作，监督生态破坏恢复和野生动植物保护等。
(十一)辐射环境管理处：负责核与辐射环境保护政策的制定，应急工作，监督辐射污染的防治，管理省管辐射建设项目。
此外，还有专门负责机关离退休干部工作的离退休干部工作处。
根据《中共河南省委河南省人民政府关于印发河南省人民政府机构改革实施意见的通知》(豫文〔2009〕18号),设立河南省环境保护厅,为省政府组成部门。