Con il r.d. 3754 del 20 nov. 1859, il Corpo reale del genio civile fu sottoposto al Ministero dei lavori pubblici (istituito nel Regno di Sardegna con r.d. 795 del 22 ago. 1848) e i suoi uffici furono distinti fra ordinari, a servizio generale, che avevano giurisdizione nell'ambito provinciale, e uffici speciali, le cui competenze a volte abbracciavano più comprensori. Si costituirono così Uffici del genio civile in ogni circoscrizione provinciale.
La medesima legge ampliò le competenze del Corpo alle seguenti materie: strade ferrate, opere di costruzione e manutenzione dei porti, piani di ampliamento e abbellimento degli abitati, conservazione dei pubblici monumenti, costruzione, modifica e manutenzione di edifici pubblici, manutenzione ed esercizio dei telegrafi, direzione tecnica di miniere e cave.
Il r.d. 148 del 25 lug. 1861 dettò una prima organizzazione del Corpo reale del genio civile del Regno d'Italia, che applicava alle province del regno alcuni ordinamenti della legge piemontese del 1859.
Fece seguito nel 1863 un primo regolamento (r.d. 1599 del 13 dic. 1863) nel quale veniva confermata la distinzione in uffici speciali, da istituire con regio decreto in base a specifiche necessità, e uffici generali, con sede in ciascuna città capoluogo e divisi in sezioni per circoscrizione territoriale o parti determinate del servizio. In esso si dettavano anche le norme sul personale addetto; sulla formazione e tenuta degli atti e sui registri obbligatori; sull'archivio, distinto fra affari ultimati e affari in corso e in entrambe le parti diviso per circondari e distinto in "tante classi quanti sono i diversi rami del servizio", oltre alla classe degli "affari diversi", che comprendeva personale, disposizioni di massima, affari misti, statistiche ed inventari. Nello stesso regolamento si stabiliva il ruolo di tramite degli uffici di Prefettura, anche se le relazioni fra uffici del Genio civile, amministrazioni provinciali e prefetto richiesero una puntualizzazione con un ulteriore decreto (r.d. 1614 del 20 dic. 1863).
La legislazione successiva, a partire dalla legge per l'unificazione amministrativa (L. 2248 del 20 mar. 1865, all. F "Legge sulle Opere pubbliche"), registrava le oscillazioni del dibattito sull'accentramento-decentramento, con una tendenza all'impegno prevalente dell'amministrazione statale rispetto a quello degli enti locali, e il dibattito si rispecchiava nelle numerose modifiche al regolamento susseguitesi fra il 1882 (cosidetta "legge Baccarini", approvata con r.d. 874 del 5 lug. 1882) e il 1906 (testo unico 522 del 3 set. 1906).
Si ricordano, fra gli altri, i regolamenti del 1889 (r.d. 5997), del 1893 (r.d. 633) e del 1894 (r.d. 568) per le disposizioni dettagliate in materia di tenuta degli atti, che prevedevano la raccolta separata di tutti i disegni, piani e profili delle opere eseguite ed elencavano una serie di registri, allegandone il modello: un protocollo generale e un protocollo riservato per gli atti riservati e del personale, un repertorio degli atti sottoposti a registro e poi registri del personale, delle carte d'archivio, del materiale d'ufficio, dei dati statistici, delle osservazioni idrometriche, dei verbali di contravvenzione, delle spese e pagamenti, delle visite ordinarie e straordinarie, degli ordini del giorno (disposizioni ministeriali comunicate e controfirmate dal personale). L'organizzazione dell'archivio non differiva sostanzialmente da quella del regolamento del 1863, se non per la formazione di classi proprie per gli affari del personale, le disposizioni e istruzioni di massima, gli affari diversi (quelli che "non possono comprendersi in alcuna delle classi che hanno un oggetto determinato"), le statistiche e gli inventari.
Il Genio civile acquistò, così, un assetto istituzionale definitivo, da cui emerge, tra l'altro, la distinzione tra Uffici del Genio civile ordinari a servizio generale, quelli ripartiti per provincia, e Uffici speciali, per esempio, l'Ufficio per il Tevere e l'Agro Romano, l'Ufficio per le opere edilizie della capitale, l'Ufficio per il Po, l'Ufficio per il Reno, che si occupavano di servizi permanenti e straordinari.
Nel frattempo furono anche creati organismi intermedi fra Ministero dei lavori pubblici e Uffici del genio civile: gli Ispettorati compartimentali del 1893 e i sette Provveditorati alle opere pubbliche nel Mezzogiorno e nelle isole del 1925. Furono sottratte competenze in materia di ferrovie (1885, con l'istituzione dell'Ispettorato generale governativo sull'esercizio e sulla costruzione delle strade ferrate) e di strade statali (1928, con la creazione dell'ANAS); furono aumentati, nei primi decenni del Novecento, le attribuzioni nelle opere edilizie per conto dello Stato e l'intervento statale nella viabilità comunale e provinciale, nonché nell'edilizia popolare, sovvenzionata e convenzionata (1931). In particolare, gli uffici che si occupavano delle nuove costruzioni ferroviarie (dal 1926, con r.d. 548 del 25 mar. 1926) e quelli preposti alle opere marittime (dal 1953, con la L. 24 del 5 gen. 1953) furono sottratti al Genio civile e posti alle dipendenze delle rispettive Direzione generale per la viabilità ordinaria e nuove costruzioni ferroviarie e Direzione generale delle opere marittime.
Durante la seconda guerra mondiale e nel periodo postbellico, agli Uffici del genio civile furono attribuite ulteriori competenze. In materia di danni bellici, furono seguiti i lavori di riparazione e di ricostruzione di opere pubbliche e private danneggiate o distrutte (L. 1543 del 20 ott. 1940) e furono concessi aiuti finanziari a terzi per riparazione o ricostruzione dei loro beni (D.L. 261 del 10 apr. 1947, e norme successive). In materia di pubbliche calamità, le competenze vertevano su lavori atti a prevenire danni e lavori urgenti e necessari dopo la verifica del sinistro (D.L. 1010 del 12 apr. 1948, e norme successive).
Intanto, con il r.d. 287 del 2 mar. 1931, gli uffici ordinari del Genio civile furono organizzati in otto sezioni, rispettivamente denominate: servizio generale, derivazioni d'acqua e linee elettriche, opere idrauliche, bonifiche, opere stradali, opere marittime, opere edilizie, opere e servizi speciali dipendenti da pubbliche calamità. Potevano essere istituite anche sezioni distaccate, sia dal punto di vista dell'ubicazione sul territorio, sia da quello delle competenze che, inizialmente concepite come dipendenze dell'Ufficio del genio civile competente per territorio, poterono in seguito essere considerate autonome. Per esempio, le dieci sezioni autonome del Genio civile per il servizio idrografico, che curavano la raccolta delle osservazioni idrografiche riguardanti i corsi d'acqua e i bacini, erano svincolate dagli Uffici del genio civile e dipendevano dalla IV Sezione del Consiglio superiore dei lavori pubblici.
Il Genio civile effettuava direttamente la progettazione delle opere, oppure dava il proprio giudizio tecnico a progetti redatti da enti pubblici o professionisti privati, indicando le eventuali modifiche da apportare ai fini dell'approvazione dell'opera. La realizzazione era gestita mediante diverse procedure: amministrazione diretta, cottimi, appalti, concessioni. Si occupava inoltre di espropriazioni e concessioni per derivazioni e utilizzo di acque pubbliche, e del controllo dei lavori eseguiti da altre amministrazioni o enti pubblici. Quale organismo tecnico, l'ufficio partecipava a commissioni istituite in sede locale su specifiche materie (bonifiche, assegnazione di alloggi, prezzi).
Nel secondo dopoguerra, i lavori di ricostruzione delle opere pubbliche furono finanziati per mezzo del D.L.L. 517 del 10 ago. 1945 a sollievo della disoccupazione, che raggiunse un tasso molto elevato a causa della perdita, nella guerra, degli impianti industriali.
In seguito all'urgenza e alle dimensioni del problema della ricostruzione, sorse l'esigenza di rendere più immediate e semplici le necessarie procedure burocratiche. Una soluzione fu il decentramento di alcune funzioni amministrative del Ministero dei lavori pubblici: con il D.L.L. 16 del 18 gen. 1945, si istituirono i Provveditorati alle opere pubbliche su base regionale. Contrariamente alle intenzioni del legislatore, che ne prevedeva il carattere transitorio, i Provveditorati andarono consolidandosi, finché il D.P.R. 1534 del 30 giu. 1955 conferì loro un assetto definitivo.
Da allora in poi gli Uffici del genio civile dipesero gerarchicamente e funzionalmente dai Provveditorati. La prassi tipica dell'esecuzione dei lavori pubblici prevedeva che al Ministero spettasse il momento della pianificazione, al Provveditorato il momento della vigilanza e del controllo (approvazione di progetti, forniture e prestazioni, attività di ispezione), al Genio civile la gestione della realizzazione dell'opera, nella fase progettuale ed esecutiva, nonché l'espletamento di tutte le competenze istruttorie e preparatorie. Il Provveditorato non era, comunque, un mero tramite tra il Ministero e il Genio civile. Alcuni lavori pubblici, infatti, non passavano per la competenza del Provveditorato, mentre altri non richiedevano l'intervento del Ministero. Le attribuzioni degli uffici del Genio civile, quindi, possono essere distinte in tecnico - esecutive, di vigilanza e amministrativo - contabili. Erano di competenza di altri organi centrali e decentrati la formulazione di programmi e il riconoscimento dei contributi per la realizzazione dei lavori; gli Uffici del genio civile ne assolvevano l'attuazione mediante la progettazione, la direzione, la contabilizzazione e il collaudo.
Nel gennaio del 1972 una serie di undici decreti statali stabilì il trasferimento di molte competenze amministrative alle Regioni, a partire dal 1° aprile di quello stesso anno.
Il D.P.R. 8 del 15 gen. 1972, in particolare, riguardò il "trasferimento alle Regioni a statuto ordinario delle funzioni amministrative statali in materia di urbanistica e viabilità, acquedotti e lavori pubblici di interesse regionale e dei relativi personali ed uffici", interessando quindi l'Ufficio del Genio civile e il Provveditorato alle opere pubbliche.
La maggior parte delle competenze trasferite nel 1972 si riferisce, in particolare, alle opere pubbliche realizzate ai sensi di importanti leggi che, con le successive modifiche e integrazioni protrattesi sino all'inizio degli anni Settanta, diedero impulso alla ripresa dell'economia e delle opere pubbliche in Italia dopo la seconda guerra mondiale: la L. 647 del 10 ago. 1950, detta "legge sulle zone depresse", che favoriva la ricostruzione postbellica nelle zone che avevano subito l'occupazione tedesca, e la L. 589 del 3 ago. 1949, che concedeva provvidenze agli enti locali per la costruzione di opere pubbliche. Si parla quindi, principalmente, di opere eseguite a cura degli enti locali: opere stradali (non statali), edilizia scolastica e costruzione di altri edifici a cura dei Comuni e delle Province, opere igieniche.
Le opere di competenza residua dello Stato, invece, riguardarono tutti i lavori o le concessioni concernenti territori o beni demaniali: opere idrauliche compresa la polizia fluviale, opere di edilizia demaniale, concessioni per derivazioni di acque pubbliche e costruzione di impianti elettrici e idroelettrici. Erano competenze residue dello Stato, in base al decreto del 1972, anche le opere dipendenti da danni bellici e da pubbliche calamità di notevoli dimensioni.
Con DPR 616 del 24 lug. 1977, artt. 87 e 88, furono trasferite alle Regioni, a far data dal 1° gennaio 1978, tutte le competenze residue dello Stato in materia di lavori pubblici ("viabilità acquedotti e lavori pubblici di interesse regionale"). Rimasero di competenza statale soltanto "l'esecuzione di opere concernenti i servizi, il demanio ed il patrimonio dello Stato, l'edilizia universitaria nonché la costruzione di alloggi da destinare a dipendenti dello Stato per esigenze di servizio", oltre ad alcuni Uffici speciali del Genio civile.