Ο Δήμος Παύλου Μελά συγκροτείται από τρεις δημοτικές ενότητες: τη Σταυρούπολη, την Πολίχνη και την Ευκαρπία. Καθεμία αποτελεί αυτόνομη κοινότητα και περιλαμβάνει επιμέρους συνοικίες και περιαστικές περιοχές.
- Δημοτική Ενότητα Σταυρούπολης: Αποτελεί τη μεγαλύτερη ενότητα, περιλαμβάνοντας το κέντρο του δήμου, την περιοχή του πρώην στρατοπέδου Παύλου Μελά και τις συνοικίες της Άνω Ηλιούπολης, της Νεοπολίτης και του Ομορφοκκλησιάς.
- Δημοτική Ενότητα Πολίχνης: Βρίσκεται ανατολικά της Σταυρούπολης και περιλαμβάνει τις συνοικίες της Μετεώρων, των Ανθοκήπων, της Νεάπολης (τμήμα) και του Αγίου Παντελεήμονα.
- Δημοτική Ενότητα Ευκαρπίας: Αποτελεί το βορειότερο τμήμα του δήμου, συνδυάζοντας αστικό και ημιαστικό χαρακτήρα, με περιοχές όπως η Νέα Πολιτεία και το Φιλοθέη.