廣州保稅區管理機構的設置包括三個主要層次：廣州保稅區領導小組、廣州保稅區管理委員會、海關等國家有關管理部門的派駐區內機構。

廣州保稅區領導小組：由市長擔任組長，副組長由主管外經工作的副市長、市委領導及保稅區管委會領導擔任，成員由市政府外經貿委、工商行政管理局、黃埔海關、廣州港務局主要領導組成。領導小組負責保稅區的領導工作，對保稅區的重大問題進行決策，協調保稅區與市各有關管理部門的工作關系。

廣州保稅區管委會：根據《廣州保稅區管理辦法(試行)》規定，其性質是廣州市人民政府的派出機構，負責統一管理保稅區的行政事務。其主要職責有：

1.制定和修改保稅區總體規劃，經市政府批準后組織實施；

2.制定和發布保稅區的各項管理實施細則；

3.按照規定的權限，審批保稅區的投資項目，審批保稅區各類企業與機構的設立、合并和撤銷；

4.管理保稅區內的基本建設、財政稅收、工商行政、勞動人事、土地房產、交通運輸、環境保護、消防治安、公用事業等行政工作；

5.管理、監督保稅區的對外貿易和轉口貿易等經濟活動；

6.統一協調保稅區內海關、工商、稅務、外匯管理等部門的工作；

7.管理保稅區內公共事業和設施；

8.行使市政府授予的其他職權；

按照此職能規定和保稅區的實際發展需要，廣州保稅區管委會暫時設立四個職能部門：

經濟發展局：主要行使計劃、統計、外經、外貿、項目審批、進出口物資審批、物價、企業管理、投資服務、組織招商等經濟管理方面的職能。

公共事業局：主要行使土地房產管理、市政管理、基本建設管理、環境保護等社會事業的管理職能。

財稅局：主要行使保稅區財政預決算、資金管理、財務管理、稅務管理等方面的職能。

辦公室：主要行使管委會的秘書、公關、宣傳、監察、審計、僑務、臺灣事務、社會文化管理、勞動人事、工資、外事、保衛、政策研究、法制、機關后勤服務、保稅區人員和車輛進出監管等方面的職能。

為強化服務職能，管委會下設若干事業性中介服務機構，包括審計師事務所、會計師事務所、律師事務所、財稅咨詢事務所、人才交流服務中心、信息中心、發展研究中心等。

派駐機構：鑒于保稅區屬海關監管區的特點，保稅區內派出機構的設置以海關為主，擬設立廣州保稅區海關。其它派駐機構依保稅區的發展實際需要設立。在發展初級階段，一些必要的部門如工商管理、派出所等部門可采取兩塊招牌， 一套人馬的方式與廣州開發區現有機構合署辦公。