大连普湾新区的管理体制以打造新体制优势为核心，遵循功能区与行政区融合发展的策略。新区采取了"一套人马，两块牌子"的一体化运作模式，以确保高效运作。
新区的机构设置独特，设有6个大连市副局级内设机构，这些机构与普市相关职能相近的部门进行了精编整合，接受双重领导。其中，新区的7个街道、镇行政级格调整为正处级，与普兰店市委、市政府的相关部门紧密协作。
管理架构中，成立了大连普湾新区管委会，作为大连市政府的派出机构，负责辖区内的政务管理工作，级别为正局级。同时，设有大连普湾新区党工委，作为大连市委的派出机构，管理党务工作，同样为正局级单位。
新区的管理部门包括6个副局级机构，分别是：党工委、管委会办公室（与政策研究室合并办公）、财政局、经济发展局、规划局、城市建设管理与行政执法局、以及土地房屋局，后者与大连市国土资源和房屋局普湾新区分局合署办公并挂有海洋与渔业局牌子。
社会事务管理方面，普湾新区的社会事务主要由普兰店市政府相关职能部门负责，普兰店市委、市政府的相关部门同时挂有普湾新区的牌子，体现了新区与地方政府的紧密合作。
大连普湾新区（大连市正局级、国家行政级别副厅级）作为辽宁沿海经济带的核心与龙头，大连市在建设“三个中心和一个集聚区”过程中曾受到发展空间的制约。为此，大连市及时提出加速推进全域城市化进程这一重大决策，并于2010年4月9日启动了新市区管理体制改革，将金州新区、保税区和普湾新区确定为大连新市区。2010年5月27日，以普兰店湾为中心新区正式定名为普湾新区，在普兰店举行成立大会。大连普湾新区由此诞生。