20世纪50年代，中国近代建筑先驱林克明先生，受命组建广州市人民政府建筑工程局设计处，即广州市设计院前身。后三易其名：广州市人民政府建筑局设计院、广州市建筑设计公司、广州市城市建筑设计院。该时期参与了一系列古旧建筑的修复和工厂住宅文化建筑的设计，如南方大厦修复、中山纪念堂维修、光孝寺维修、广州水泥厂、华侨新村、滨江新村、广州体育馆（旧）、广东科学馆、广东省地质博物馆等。经典之作：中苏友好大厦，敢于打破常规，不照搬北京和上海苏展馆形式，美观、朴素、节约而又兼顾未来的设计原则极具前瞻性。

20世纪60年代，广州市城市建筑设计院与广州市工业设计院、广州市城市规划委员会勘测处合并，更名为广州市设计院延续至今。首任院长林克明先生，总工程师佘畯南先生。该时期作品除羊城宾馆、广东迎宾馆、越秀宾馆、广州农民运动讲习所陈列馆外，最突出的是在国内尚未有相应的技术规范和实践经验条件下，设计了当年国内最高楼——广州宾馆，还创作了国内首个将现代建筑与中国庭院相结合的剧院——广州友谊剧院，成为当时国内建筑学教学和影剧院设计的典范。

20世纪70年代，广州市设计院成为广东省勘察设计行业最早实施企业化试点的单位，正式走向市场。这一时期，为适应国家对外贸易的发展，承担了一批外贸工程设计，如：流花宾馆、东方宾馆新楼、中国出口商品交易会、广州火车站等，典范地实践了现代岭南建筑设计实用、经济、美观的基本原则；与此同时，还率先走出国门，参与大批涉外工程的设计，如：中国驻西德、瑞士、挪威、希腊、塞浦路斯、科威特、泰国、日本福冈、澳大利亚大使馆和加蓬卫生中心等，获中外建筑界和外交部的高度评价。经典之作：中国出口商品交易会力排众议在国内首次大面积应用玻璃墙体，在那个思想封闭僵化的特殊年代，凸显广州市设计院建筑师敢于创新的勇气和魄力。

20世纪80年代，广州市设计院成为国内首批获颁甲级勘察设计资质证书的单位之一,旅游旅馆建筑设计走在全国前列，被国家计委确定为全国旅游旅馆设计4个指导性设计院之一。代表作品：中山温泉宾馆、白天鹅宾馆、中国大酒店等。白天鹅宾馆在广州市设计院的历史乃至岭南现代建筑的历史上具有划时代意义，它是中国内地第一座国际水平的现代化五星级酒店，颇具岭南特色的“故乡水”享誉中外，1980年5月21日人民日报发表社论，对其设计给予了充分肯定；同时期的经典之作还有广州天河体育中心，系国内首个一次建成的大型体育中心，也是国内首个获得国际建协IAKS奖银奖的体育建筑。

20世纪90年代，乘着改革开放的东风，广州市设计院极大释放生产力，原创设计了一大批极具生命力的大型公建作品，除广州市大人办公楼、广东电视中心、广东美术馆、广州海洋馆、广州大厦、健力宝大厦、广州百货大厦、华厦大酒店外，还有享有“神州第一书城”之美誉的广州购书中心，中国内地第一个大型商业综合体天河城广场。它们成为记录城市发展和时代进步的里程碑式作品，推动着岭南现代建筑思想的传承和发扬。

21世纪以来，绿色减排，节能环保，成为世界工程领域的主旋律，广州市设计院勇立潮头，追求技术创新，积极与国外设计机构合作，联手打造诸多地标。广州珠江城——世界上第一栋集13种尖端绿色技术于一体的超高层大厦，引领“绿色、高端、低碳”设计潮流；广州塔——建成时为世界最高电视塔，是住建部绿色建筑示范工程；广州太古汇——广州市规格最高的国际级大型购物商场和写字楼，获得美国LEED金级绿色建筑认证；广州国际体育演艺中心——国内首家真正符合NBA标准场馆要求的体育场馆，获国家绿色建筑创新奖二等奖；广州发展中心大厦——世界上第一个将活动遮阳板用于超高层的建筑；广州琶洲保利国际广场——华南地区第一个采用地板送风系统技术的建筑；珠海长隆海洋王国——全球最大的海洋主题度假区，采用最顶尖的科技设备和超前设计理念，创下五项吉尼斯世界纪录。

未来，广州市设计院将坚持服务于工程建设领域，以建筑设计为核心，市政、工程总包等多元化业务协同发展，为工程建设提供全生命周期、全方位的综合智力服务；贯彻以人为本，协同创造的管理精神；秉持科技创新，绿色、节能、智能的技术特色；坚持理念取胜，质量取信的服务特色，打造国际一流的设计集团。