Karayolları Genel Müdürlüğünün merkez teşkilatındaki bazı birimler şunlardır: Ana hizmet birimleri: Etüt, Proje ve Çevre Dairesi Başkanlığı; Araştırma ve Geliştirme Dairesi Başkanlığı; Yol Yapım Dairesi Başkanlığı; Tesisler ve Bakım Dairesi Başkanlığı; Trafik Güvenliği Dairesi Başkanlığı; İşletmeler Dairesi Başkanlığı; Makine ve İkmal Dairesi Başkanlığı; Sanat Yapıları Dairesi Başkanlığı; Taşınmazlar Dairesi Başkanlığı; Program ve İzleme Dairesi Başkanlığı. Danışma ve denetim birimleri: Teftiş Kurulu Başkanlığı; Hukuk Müşavirliği; Strateji Geliştirme Dairesi Başkanlığı. Yardımcı hizmet birimleri: İnsan Kaynakları Dairesi Başkanlığı; Destek Hizmetleri Dairesi Başkanlığı; Bilgi Teknolojileri Dairesi Başkanlığı. Ayrıca, İç Denetim Birimi Başkanlığı da merkez teşkilatında yer almaktadır. Karayolları Genel Müdürlüğünün taşra teşkilatı ise bölge müdürlükleri, ikmal müdürlüğü ve atölye müdürlüğünden oluşmaktadır.