機構組成
總理衙門由王大臣或軍機大臣兼領，並仿軍機處體例，設大臣、章京兩級職官。有總理大臣、總理大臣上行走、總理大臣上學習行走、辦事大臣。
初設時，奕訢、桂良、文祥3人為大臣，此後人數略有增加，從七八人至十多人不等，其中奕訢任職時間長達28年之久。大臣下設總辦章京（滿漢各兩人）、幫辦章京（滿漢各一人）、章京（滿漢各10人）、額外章京（滿漢各8人）。
編制狀況
總理衙門的編制設定分：英國股（主辦與英國、奧地利交涉事務，兼辦與各國通商及各關稅務等事）、法國股（主辦與法國、荷蘭、西班牙、巴西交涉事務，兼辦管理保護民教及招工等事）、俄國股（主辦與俄國、日本交涉事務，兼辦陸路通商、邊防疆界、外交禮儀、本衙門官員的考試任免、經費開支等事）、美國股（主辦與美國、德國、秘魯、義大利、瑞典、挪威、比利時、丹麥、葡萄牙交涉事務，兼管設埔保工等事）、海防股（主辦南北洋海防，包括長江水師 、北洋海軍、沿海炮台、船廠以及購置輪船、槍械、製造機器和置辦電線、鐵路、礦務等事務。中日甲午戰爭後改名日本股）、司務廳（主管收發檔案、呈遞折件等秘書性質的事務工作）、清檔房（主管繕寫檔案及保管檔案等工作）、電報處（主管翻譯電報等工作）、銀庫。
此外，直屬總理衙門的機構還有同文館和海關總稅務司署。
歷史沿革
清政府設立總理衙門時，又在其下設三口通商大臣，駐天津，管理天津、牛莊（後改營口）、登州（後改煙臺）三口與外通商事務。通商大臣由來1870年改為北洋通商大臣，管理直隸（約今河北）、山東、奉天三省對外通商、交涉事務，兼辦海防和其他洋務。
另外，道光二十四年（1844）設立的五口通商大臣（曾駐廣州、上海，管理廣州、廈門、福州、寧波、上海五口對外通商、交涉事務），1861年也列於總理衙門之下，並逐漸擴大職權，增管東南沿海及長江沿岸各口岸，兼辦海防和其他洋務，實際成為南洋通商大臣。
但是，北洋通商大臣、南洋通商大臣與總理衙門在業務上的關係是平行的，只是在遇到疑難問題時，可與總理衙門咨商，由總理衙門備顧問和代奏朝廷。
光緒二十六年（1900）北京被八國聯軍攻占，次年清政府與列強簽訂《辛丑條約》，並依約將總理衙門改為外務部，列為六部之首。
