沈阳市环境保护局于1979年12月在沈阳市环境保护办公室基础上组建成立，为沈阳市政府的工作部门。1983年沈阳市党政机关机构改革，市政府由原来的72个部门减为46个，将市环境保护局、市环境卫生局合并，成立了市环境管理局。内设机构13个科室。人员编制87名。
机构设置
办公室
市生态环境保护督察办公室（绩效考核办公室）
综合处（改革办公室）
法规处（宣传教育处）
行政审批处(环境影响评价处)
科技与财务处（国际合作处）
水生态环境处
水源监管处
污染物排放总量控制处
大气环境处
应对气候变化处
土壤生态环境处
农业环境保护处
噪声与辐射安全管理处
工业环境保护处（固体废物与化学品处）
自然生态保护处
生态环境应急处（安全生产处）
机关党委办公室(人事处)
机关党委
沈阳市沈河生态环境分局
沈阳市铁西生态环境分局
沈阳市皇姑生态环境分局
沈阳市大东生态环境分局
沈阳市浑南生态环境分局
沈阳市于洪生态环境分局
沈阳市沈北生态环境分局
沈阳市辽中生态环境分局
沈阳市经济技术开发区生态环境分局（经济技术开发区生态环境保护综合行政执法队）
沈阳市棋盘山生态环境分局（棋盘山生态环境保护综合行政执法队）
沈阳市法库生态环境分局（
法库县生态环境保护综合行政执法队）
沈阳市康平生态环境分局（
康平县生态环境保护综合行政执法队）
沈阳市生态环境事务服务中心
沈阳市生态环境保护综合行政执法队
主要职责
（一）贯彻执行国家生态环境基本制度及省有关要求。会同有关部门拟订生态环境规划并组织实施。会同有关部门起草全市相关法规、规章草案。会同有关部门编制并监督实施重点区域、流域、饮用水水源地生态环境规划和水功能区划。
（二）负责全市重大生态环境问题的统筹协调和监督管理。牵头协调重特大环境污染事故的调查处理，协助有关部门调查处理重大生态破坏事件，指导协调各区、县(市)政府对突发生态环境事件的应急、预警工作，牵头指导实施生态环境损害赔偿制度，协调解决有关跨区域、流域环境污染纠纷，监督全市重点区域、流域生态环境保护工作。
（三）负责监督管理减排目标的落实。拟订并组织实施全市主要污染物排放总量控制制度，承担排污许可证相关工作并监督实施，确定大气、水等纳污能力，分解落实国家、省下达的污染物总量控制的污染物名称和控制指标，监督检查各区、县（市）污染物减排任务完成情况。
（四）提出全市生态环境保护领域地方财政专项资金安排意见或建议，配合有关部门做好组织实施和监督工作，参与推动全市循环经济和应对气候变化工作。
(五）负责环境污染防治的监督管理。拟订大气、水、土壤、噪声、光、恶臭、固体废物、化学品、机动车等的污染防治管理制度并监督实施。会同有关部门监督管理饮用水水源地生态环境保护工作，组织指导城乡生态环境污染综合整治工作，监督指导农业面源污染治理工作。
（六）指导、协调和监督生态保护修复工作。拟订生态保护规划，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。组织拟订各类自然保护地生态环境监管制度并监督执法。监督野生动植物保护、湿地生态环境保护、荒漠化防治等工作。指导、协调和监督农村生态环境保护，监督
生物技术环境安全，牵头生物物种(含遗传资源)工作，组织协调
生物多样性保护工作，参与生态保护补偿工作。
（七）负责核与辐射安全的监督管理。贯彻实施国家、省有关核与辐射的法规和规章，监督管理核设施、核技术应用、
电磁辐射、伴有放射性矿产资源开发利用中的污染防治，开展辐射事故应急处理工作。
（八）负责全市生态环境准入的监督管理。受市政府委托对重大经济和技术政策、发展规划以及重大经济开发计划提出环境保护意见，按相关规定审批建设项目环境影响评价文件和开展规划环境影响评价审查工作。
（九）组织对全市生态环境质量状况进行调查评估、预测预警，组织建设和管理全市生态环境监测网和信息网，建立和实行生态环境质量公告制度，组织发布全市生态环境综合性报告和重大生态环境信息。
（十）组织指导和协调生态环境宣传教育工作，组织开展生态环境保护宣传教育工作，推动社会公众和社会组织参与生态环境保护。
（十一）开展生态环境国际合作交流，协调履行生态环境保护国际公约在
沈阳市的有关工作，协助管理生态环境保护国际合作项目及有关的利用外资项目，承办涉外生态环境保护工作。
（十二）按照法定职责推进清洁生产促进工作，参与指导生态环境保护产业发展。
（十三）承担市生态环境保护委员会的日常工作。
（十四）组织实施全市生态环境保护目标责任制。组织协调开展生态环境保护督察工作。
（十五）开展生态环境保护科技工作，组织全市生态环境保护重大科学研究和技术工程示范，推动生态环境技术管理体系建设。
（十六）负责职责范围内的核安全、辐射安全和废弃危险化学品处置的安全生产和职业健康监督管理工作。
（十七）实行市，区、县(市)垂直管理体制，负责领导班子建设和干部人事、机构编制、
财务管理及内部审计等工作。
（十八）承担本部门及所属单位党组织建设相关工作。
（十九）本部门具体行政职权见政府门户网站公布的权责清单和政务服务事项清单。
（二十）完成市委、市政府交办的其他任务。
（二十一）关于水资源保护与水污染防治方面的职责分工。市水务局负责水资源保护，市生态环境局负责水环境质量和水污染防治，两部门要建立协调机制，定期通报水资源保护与水污染防治相关情况，协商解决相关重大问题。市生态环境局发布水环境信息并对信息的准确性、及时性负责，市水务局发布水文、水资源信息中涉及水环境质量的内容，应与市生态环境局协商一致。