WTO秘书处，前身是关税与贸易总协定（GATT）秘书处，总部设在日内瓦，主要职责是：向WTO各理事会、委员会等下属机构提供技术和专业服务，向发展中成员提供技术援助，监测和分析世界贸易发展状况，向公众和媒体发布信息，组织部长级会议。在争端解决过程中，秘书处提供一定的法律服务。对于申请加入的经济体政府，秘书处还向它们提供必要的技术援助与建议。

总干事是WTO秘书处的最高领导。上一任总干事素帕差.帕尼巴底，1946年生于曼谷，1963－1973年留学荷兰经济学院（今埃拉斯默斯大学），师从1969年第一届诺贝尔经济学奖获得者扬.丁伯根教授，获经济学博士学位；1992年至2001年出任泰国副总理，1999年9月与曾任新西兰总理之职的迈克.穆尔一并被任命为WTO总干事，各任期为三年。素帕差任期为2002年9月至2005年8月。

现任总干事是帕斯卡尔·拉米（Pascal Lamy），法国人。曾任欧盟委员会贸易专员（1999年-2004年），现任世界贸易组织总干事（2005年至今）。拉米还曾担任法国前财长和欧盟委员会前主席雅克·德洛尔、法国前总理皮埃尔·莫鲁瓦的顾问。2005年5月13日，拉米被选为世界贸易组织总干事，任期自9月1日开始。WTO秘书处设秘书长办公室及法律司、贸易政策审议司、知识产权司、市场准入司、服务贸易司、技术合作司等业务部门和行政司、语言服务和文件司等支持服务部门。

WTO秘书处现有正式职员550人左右，来自约60个国家和地区，其中约一半为业务人员，大多具有经济、法律专业背景；其余为支持和一般服务性职员。

我国与WTO秘书处有着良好的合作关系。为双方合作的顺畅有序进行，WTO秘书处（具体由技术合作司负责）与我国政府有关WTO事务的归口部门（商务部，具体由世界贸易组织事务司，简称世贸司负责）已经换文，我国一切政府部门和民间机构与WTO的联系或技术援助事宜均须经商务部世贸司归口协调，否则WTO秘书处将不予处置。