Ủy ban nhân dân thành phố Vĩnh Yên là cơ quan quản lý hành chính nhà nước thực hiện nhiệm vụ, quyền hạn theo quy định của Luật Tổ chức HĐND&UBND ngày 26/11/2003; Nghị định số 107/2004/NĐ-CP ngày 01/4/2004 của Chính phủ quy định số lượng Phó Chủ tịch và cơ cấu thành viên Ủy ban nhân dân các cấp và Nghị định số 36/2011/NĐ-CP ngày 23/5/2011 của Chính phủ sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định 107/2004/NĐ-CP của Chính phủ ngày 01/4/2004. Bộ máy của Ủy ban nhân dân thành phố Vĩnh Yên là toàn bộ hệ thống hành chính thống nhất bao gồm:
- Chủ tịch UBND thành phố là người đứng đầu UBND thành phố chỉ đạo chung, chịu trách nhiệm trước Tỉnh ủy, UBND tỉnh, Thành ủy và HĐND thành phố.
- 3 Phó Chủ tịch UBND thành phố.
- Nhân sự Ủy viên UBND thành phố có 3 người được Chủ tịch UBND thành phố phân công phụ trách, chỉ đạo toàn diện hoạt động một ngành; phụ trách một số đơn vị xã, phường.
Các cơ quan chuyên môn trực thuộc UBND thành phố Vĩnh Yên gồm 12 phòng:
- Văn phòng HĐND và UBND thành phố; - Phòng Nội vụ;
- Phòng Thanh tra;
- Phòng Văn hoá và Thông tin; - Phòng Kinh tế;
- Phòng Giáo dục và Đào tạo; - Phòng Quản lý đô thị;
- Phòng Tư pháp;
- Phòng Tài chính - Kế hoạch; - Phòng Y tế;
- Phòng Tài nguyên và Môi trường.
Ngoài ra, UBND thành phố còn có 06 đoàn thể chính trị gồm: Hội Cựu chiến binh, Hội phụ nữ, Hội Nông dân, Đoàn Thanh niên, Mặt trận Tổ quốc, Liên đoàn Lao động. Và bên cạnh đó còn có các đơn vị hiệp quản: Đội quản lý thị trường, Đội thi hành án, Đội Thanh tra thành phố , Đội quản lý trật tự xây dựng, Viện kiểm sát nhân dân, Toà án nhân dân...