Điều 20 Luật Tổ chức chính quyền địa phương đã quy định các cơ quan chuyên môn thuộc UBND tỉnh gồm có các sở và cơ quan tương đương sở. Theo Điều 5 Nghị định số 24/2014/NĐ-CP ngày 04-4-2014 của Chính phủ quy định tổ chức của các cơ quan chuyên môn thuộc UBND tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương, cơ cấu tổ chức của sở thuộc UBND cấp tỉnh gồm: Văn phòng; Thanh tra; Phòng chuyên môn, nghiệp vụ; Chi cục; Đơn vị sự nghiệp công lập.
Các sở được tổ chức ở các tỉnh gồm: Sở Nội vụ, Sở Tư pháp, Sở Kế hoạch và Đầu tư, Sở Tài chính, Sở Công Thương, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Sở Giao thông vận tải, Sở Xây dựng, Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Thông tin và Truyền thông, Sở Giáo dục và Đào tạo, Sở Y tế, Thanh tra tỉnh, Văn phòng UBND.
Bên cạnh đó có các sở đặc thù được tổ chức ở một số địa phương:
Đối với những tỉnh có đường biên giới, thành lập Sở Ngoại vụ làm chức năng tham mưu, giúp UBND cấp tỉnh quản lý nhà nước về công tác ngoại vụ và công tác biên giới lãnh thổ quốc gia.
Ban Dân tộc được thành lập ở các tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương khi đảm bảo có hai trong ba tiêu chí sau: có trên 20.000 người dân tộc thiểu số sống tập trung thành cộng đồng làng, bản; có trên 5.000 người dân tộc thiểu số đang cần Nhà nước tập trung giúp đỡ, hỗ trợ phát triển; có đồng bào dân tộc thiểu số sinh sống ở địa bàn xung yếu về an ninh, quốc phòng; địa bàn xen canh, xen cư; biên giới có đông đồng bào dân tộc thiểu số nước ta và nước láng giềng thường xuyên qua lại.
Sở Quy hoạch - Kiến trúc được thành lập ở thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh để đảm nhiệm chức năng tham mưu về quy hoạch xây dựng và kiến trúc. Đối với các địa phương khác thì lĩnh vực này do Sở Xây dựng thực hiện.
Đa số tỉnh lập Sở Văn hóa, Thể thao và Du lịch, một số tỉnh có du lịch là ngành mũi nhọn thì tách thành Sở Văn hóa, Thể thao và Sở Du lịch như tỉnh Quảng Ninh.
Về một số lĩnh vực đặc thù khác: cơ quan chuyên môn đặc thù khác chỉ được tổ chức khi thật cần thiết, phù hợp với đặc điểm, tình hình phát triển KT-XH và đáp ứng yêu cầu quản lý nhà nước ở địa phương. Căn cứ tiêu chí do Thủ tướng Chính phủ quy định, UBND tỉnh xây dựng đề án thành lập cơ quan chuyên môn đặc thù khác, trình HĐND tỉnh quyết định.
Hiện nay, thực hiện chủ trương của Hội nghị Trung ương 6 khóa XII, một số tỉnh thí điểm hợp nhất một số cơ quan chuyên môn thuộc UBND tỉnh với cơ quan tham mưu, giúp việc cấp ủy cấp tỉnh, như: hợp nhất sở nội vụ với ban tổ chức tỉnh ủy; thanh tra tỉnh với cơ quan ủy ban kiểm tra tỉnh ủy; văn phòng UBND với văn phòng HĐND và văn phòng tỉnh ủy; v.v..
Ngày 14-9-2020 Chính phủ đã ban hành Nghị định số 107/2020/NĐ-CP sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định số 24/2014/NĐ-CP ngày 04-4-2014 của Chính phủ quy định tổ chức các cơ quan chuyên môn thuộc UBND tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương. Trong Nghị định này có bổ sung một số chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn; quy định cơ cấu tổ chức; tiêu chí thành lập phòng chuyên môn, nghiệp vụ, văn phòng,
chi cục… trực thuộc; người đứng đầu và cấp phó của người đứng đầu cơ quan chuyên môn thuộc UBND tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương. Trường hợp không tổ chức riêng sở ngoại vụ, ban dân tộc thì chức năng tham mưu, giúp UBND tỉnh quản lý nhà nước về ngành, lĩnh vực ngoại vụ, dân tộc do văn phòng UBND thực hiện.