广州分院为中科院机关派出机构，联系中科院在广东的南海海洋研究所、华南植物园、广州能源研究所、广州地球化学研究所、广州生物医药与健康研究院、深圳先进技术研究院、广州化学有限公司、广州电子技术有限公司，在湖南的亚热带农业生态研究所，在海南的深海科学与工程研究所。此外，依托广州分院的非法人单元有3个广州中科院工业技术研究院、中科院云计算产业技术创新与育成中心、佛山中科院产业技术研究院。在建或筹建的国家重大科技基础设施项目4个，如中国散裂中子源工程、江门中微子实验项目等。