Liiton ylintä päätösvaltaa käyttää maakuntavaltuusto. Maakuntavaltuustolla on maakunnan kehittämisen kokonaisvastuu, se vetää maakunnan kehittämisen strategiset linjaukset ja luo maakunnan tahtotilan.
Maakuntavaltuusto hyväksyy liiton pääsuunnitelmat sekä toimintasuunnitelman ja talousarvion sekä toimintakertomuksen ja tilinpäätöksen. Maakuntavaltuustoon valitaan kustakin jäsenkunnasta yksi jäsen alkavaa 5 000 asukasta kohden, yhteensä 96 valtuutettua. Kullekin jäsenelle valitaan henkilökohtainen varajäsen samasta poliittisesta ryhmästä ja kunnasta kuin varsinainen jäsen. Maakuntavaltuuston jäsenten ja varajäsenten on oltava kunnanvaltuutettuja. Maakuntavaltuuston kokoonpano vastaa kunnallisvaalien poliittista jakaumaa maakunnassa.
Kunnittain maakuntavaltuuston paikat jakaantuvat seuraavasti: Alavieska 1, Haapajärvi 2, Haapavesi 2, Hailuoto 1, Haukipudas 4, Ii 2, Kalajoki 3, Kempele 4, Kiiminki 3, Kuusamo 4, Kärsämäki 1, Liminka 2, Lumijoki 1, Merijärvi 1, Muhos 2, Nivala 3, Oulainen 2, Oulu 28, Oulunsalo 2, Pudasjärvi 2, Pyhäjoki 1, Pyhäjärvi 2, Pyhäntä 1, Raahe 5, Reisjärvi 1, Sievi 2, Siikalatva 2, Siikajoki 2, Taivalkoski 1, Tyrnävä 2, Utajärvi 1, Vaala 1, Vihanti 1, Yli-Ii 1, Ylivieska 3.
Valtuustokaudelle 2009-2012 poliittisista ryhmien paikkamäärät: Keskusta 42, Kokoomus 16, Vasemmistoliitto 14, Sosialidemokraatit 12, Vihreät 7, Perussuomalaiset 4 paikkaa ja Kristillisdemokraatit 1 paikan.
Maakuntavaltuustoa koskee myös tasa-arvovaatimus, maakuntavaltuustossa tulee olla vähintään 38 naista ja vähintään 38 miestä. Maakuntavaltuuston puheenjohtajana toimii Lyly Rajala Oulusta.
Pohjois-Pohjanmaan liiton maakuntavaltuusto ensimmäisessä kokouksessaan 12.5.2009.