Die Aufgaben spiegeln sich im organisatorischen Aufbau in fünf Abteilungen wieder:
Die Hauptdienststelle und die Abteilung Fachaufsicht und Risikomanagement befinden sich in Koblenz. Die Institute der Abteilung Humanmedizin befinden sich in Koblenz, Trier und Landau, die Institute der Abteilung Tiermedizin in Koblenz und die Institute für Lebensmittelchemie in Koblenz, Mainz, Speyer und Trier.
Rund 540 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter beschäftigt das LUA an seinen fünf Standorten in Rheinland-Pfalz. Die Abteilung Zentrale Dienste kümmert sich mit den Verwaltungen vor Ort darum, dass die Beschäftigten optimal arbeiten können.
Die Abteilung Fachaufsicht und Risikomanagement hat in der Lebensmittelüberwachung die Fachaufsicht über die Vollzugsbehörden bei den Kreisen und kreisfreien Städten. Sie koordiniert und organisiert Überwachungsmaßnahmen, und überwacht Rückrufaktionen von nicht verkehrsfähigen oder gesundheitlichschädlichen Produkten.
Außerdem ist in der Abteilung die rheinland-pfälzische Kontaktstelle für das europäische Schnellwarnsystem angesiedelt.
Die Abteilung hat drüber hinaus die Fachaufsicht über die Vollzugsbehörden der Kreise und kreisfreien Städte für die Bereiche Tierseuchenbekämpfung, Tierschutz, Tierkörperbeseitigung. Spezialisierte Tiergesundheitsdienste beraten die Tierhalter im Land im Bemühen um gesunde und Leistungsfähige Tierbestände.
Die Abteilung Humanmedizin ist landesweit die fachliche Leit-, Untersuchungs- und Beratungsstelle für den öffentlichen Gesundheitsdienst mit den Aufgabengebieten Infektionsprävention und Hygiene, Schutz vor übertragbaren Krankheiten und mikrobiologische Untersuchung von Lebensmitteln. Das LUA ist zudem die zentrale Meldestelle des Landes Rheinland-Pfalz für Infektionskrankheiten beim Menschen.
An drei Gesundheitsfachschulen in Koblenz und Trier werden Pharmazeutisch-technische (PTA) und Medizinisch-technische Assistentinnen und Assistenten (MTA) ausgebildet.
Die Abteilung Tiermedizin weist Tierkrankheiten und Tierseuchen nach. Ein Schwerpunkt ist die Diagnostik von Krankheitserregern, die vom Tier auf den Menschen übertragen werden können. Wichtig ist auch die Diagnostik von Krankheiten, die in Nutztierbeständen einen großen wirtschaftlichen Schaden anrichten können.
Vom Tier stammende Lebensmittel werden hier auf Hygiene und rechtskonforme Beschaffenheit untersucht.
Die Abteilung Lebensmittelchemie untersucht und beurteilt die Qualität und Unbedenklichkeit von Lebensmitteln, Bedarfsgegenstände, Wein, Arzneimitteln und Kosmetik. Im Vordergrund steht die Gesundheit der Verbraucherinnen und Verbraucher in Rheinland-Pfalz. Um sie darüber hinaus vor Täuschung zu schützen, überprüft das LUA auch die Kennzeichnung und Zusammensetzung der Waren: Was auf der Verpackung drauf steht, muss drin sein – und was drin ist, muss auch draufstehen.