2009年，根据广东省人民政府办公厅印发广东省交通运输厅主要职责内设机构和人员编制规定的通知，广东省交通运输厅主要职责是：
（一）贯彻执行国家和省有关交通运输工作的方针政策和法律法规，起草有关地方性法规、规章草案和政策措施并 监督实施，组织拟订公路、水路、地方铁路行业发展规划，参与拟订物流业发展战略和规划，指导公路、水路行业有关体制改革工作。
（二）负责涉及综合运输体系的规划协调工作。会同有关部门组织编制综合运输体系规划，指导、协调交通运输枢纽规划和管理。
（三）承担道路、水路运输市场监管责任。组织制定道路、水路运输有关政策、准入制度、技术标准和运营规范并监督实施，指导城乡客运及有关设施规划和管理工作，指导出租汽车行业管理工作，负责路政、运政和港口管理，负责水路运输、水路运输服务、外轮理货、船舶代理、引航、航道、港口及港航设施建设使用岸线布局的行业管理工作。
（四）负责政府拨款的公路建设资金的监督和管理，协调或参与交通建设资金的筹集，负责厅管交通资金的拨付和监管，会同有关部门拟订公路、水路有关规费政策并监督实施，负责收费公路管理及公路联网收费的组织协调和监管工作。
（五）承担公路、水路、地方铁路建设市场监管责任。组织协调公路、水路、地方铁路有关重点工程建设和工程质量、安全生产及造价的监督管理工作，指导交通运输基础设施管理和维护，承担有关重要设施的管理和维护。
（六）指导公路、水路行业安全生产和应急管理工作，组织实施重点物资和紧急客货运输，负责全省高速公路及重点干线路网运行监测和协调，参与公路、水路有关交通战备工作。
（七）制定交通行业科技政策，组织重大交通科技项目攻关，指导交通运输信息化建设。指导、监督交通行业技术标准和规范的实施，指导公路、水路行业环境保护和节能减排工作。
（八）组织、协调和参与管理公路、水路交通行业利用外资工作，开展对外交流与合作工作。
（九）承办省人民政府和交通运输部交办的其他事项。
2017年，根据广东省机构编制委员会办公室关于调整广东省交通运输厅及所属事业单位机构编制的相关文件，职责调整如下：将原广东省公路管理局、广东省航道局、广东省交通运输工程造价站和广东省交通运输工程质量监督站的行政职能收归厅机关（主要包含公路路政、航道管理、工程质量监督、公路养护工程和道路施工设计监管、省管权限交通运输工程造价监管、道路运输行业管理、收费站监管等）。
2019年，根据广东省委办公厅、广东省人民政府办公厅关于调整广东省交通运输厅职责的相关文件，职责调整如下：将广东省发展改革委的综合交通规划职责划入广东省交通运输厅，广东省交通运输厅作为省管铁路（含城际铁路、地方铁路、专用铁路、铁路专用线及省方审批核准的高速铁路等）建设运营行政主管部门和工程质量监督管理部门。
