1) Phòng chức năng, gồm có 03 phòng:
- Phòng Phòng Kế hoạch – Nghiệp vụ và Điều dưỡng
- Phòng Tổ chức - Hành chính 
- Phòng Tài chính - Kế toán

2) Khoa chuyên môn, gồm có 12 khoa 
- Khoa Kiểm soát bệnh tật và HIV/AIDS
- Khoa Y tế công cộng - An toàn thực phẩm và Dinh dưỡng
- Khoa Chăm sóc sức khỏe sinh sản và Phụ sản
- Khoa Khám bệnh
- Khoa Cấp cứu - Hồi sức tích cực và Chống độc
- Khoa Nội – Nhi – Truyền nhiễm
- Khoa Ngoại – Phẫu thuật – Gây mê hồi sức
- Khoa Y học cổ truyền và Phục hồi chức năng
- Khoa Xét nghiệm - Chẩn đoán hình ảnh
- Khoa Dược - Vật tư, thiết bị y tế
- Khoa Kiểm soát nhiễm khuẩn
- Khoa Dân số và Phát triển - Truyền thông và giáo dục sức khỏe

3) Các đơn vị y tế thuộc Trung tâm Y tế khu vực Trà Ôn, gồm có 5 Trạm y tế xã
- Trạm Y tế xã Trà Ôn
- Trạm Y tế xã Vĩnh Xuân
- Trạm Y tế xã Hòa Bình
- Trạm Y tế xã Trà Côn
- Trạm Y tế xã Lục Sĩ Thành