山东省教育厅的机构设置包括多个职能处室，承担着不同的管理工作。其中，办公室（现与机关服务中心合并）负责日常政务协调、文件运转、保密工作、新闻宣传、接待来访以及财务和资产管理等。政策法规处负责教育法规制定、行政监督和普法教育等工作。人事处负责教职工队伍建设和管理工作，包括人事、机构编制、劳动工资和教师资格认定等。发展规划处负责全省教育事业的中长期规划和高校设置等工作。财务处则负责财务管理、教育经费筹措和监督、教育收费管理等。

基础教育处主要负责基础教育和特殊教育的管理，包括教育规划、改革、评估、师资队伍建设等。高等教育处负责普通高等教育的统筹管理，涵盖学科设置、教学改革、学生学籍管理等。职业与成人教育处负责职业教育和成人教育，包括专业设置、学籍管理、社区教育等工作。学生处负责高校学生管理工作，涉及招生、学籍、表彰、就业指导等方面。

高等教育处、基础教育处、职业与成人教育处还分别负责普通高等教育、基础教育和职业教育的具体实施和监督。体育卫生艺术教育处负责学校体育、卫生、艺术和国防教育的规划和监督。科研处负责高校科研管理、成果鉴定、学位工作等。省政府教育督导室负责全省教育督导与评估，对教育质量和法律执行进行检查。国际交流与合作处负责对外教育交流与合作，包括留学人员选派和教育援助等。离退休干部处负责厅机关和直属单位的离退休管理工作，机关党委负责党的建设，纪检组负责党风廉政建设和纪律检查，安全保卫处则负责学校稳定和安全保卫工作。