Sở Tài nguyên và Môi trường Tuyên Quang trước đây là Sở Địa chính Tuyên Quang được thành lập tháng 6/1995 với chức năng, nhiệm vụ là tham mưu, giúp UBND tỉnh Tuyên Quang quản lý nhà nước về đất đai và đo đạc - bản đồ.
Tháng 6/2004 Sở Tài nguyên và Môi trường được thành lập trên cơ sở hợp nhất tổ chức gồm: Sở Địa chính Tuyên Quang , Phòng Quản lý Tài nguyên khoáng sản thuộc sở Công nghiệp, Phòng Quản lý Môi trường thuộc sở Khoa học - Công nghệ và Môi trường và Bộ phận Quản lý tài nguyên nước của Sở Nông nghiệp và PTNT.
Ngày 23/11/2015, Ủy ban nhân dân tỉnh ban hành Quyết định số 339/QĐ-UBND Quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Tuyên Quang; Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Tuyên Quang có 01 Giám đốc và không quá 03 Phó Giám đốc. Có 07 phòng chuyên môn, nghiệp vụ; 02 Chi cục và 04 đơn vị sư nghiệp.
Ngày 04/8/2021, Ủy ban nhân dân tỉnh ban hành Quyết định số Quyết định số 429/QĐ - UBND ngày 04/8/2021 của UBND tỉnh về việc sắp xếp lại cơ cấu tổ chức của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Tuyên Quang có 01 GIám đốc và khống quá 03 Phó Giám đốc. Có 06 phòng chuyên môn, nghiệp vụ và 03 đơn vị sự nghiệp.
Các phòng chuyên môn, nghiệp vụ, gồm:
- Văn phòng;
- Thanh tra;
- Phòng Quản lý đất đai.
- Phòng Môi trường, Nước, Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu.
- Phòng Khoáng sản.
- Phòng Đo đạc, Bản đồ và Viễn thám.
Các đơn vị sự nghiệp trực thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường:
- Trung tâm Quan trắc tài nguyên và môi trường.
- Văn phòng Đăng ký đất đai.
- Trung tâm Kỹ thuật tài nguyên và môi trường.