La sous-direction santé-environnement, produits chimiques, agriculture est chargée de mettre en œuvre les politiques et réglementations relatives aux produits chimiques (produits biocides, règlement REACH, pesticides, nanomatériaux, produits organiques persistants...), aux pollutions et risques liés aux activités agricoles (dont les installations classées agricoles et alimentaires), aux organismes génétiquement modifiés (en liaison avec les ministères concernés, dont le ministère chargé de l'agriculture), aux pollutions diffuses.
 Elle est chargée de coordonner les actions méthodologiques et de mise en œuvre en matière de :
 - collecte et d'analyse des données environnementales et sanitaires, en liaison avec le Commissariat général au développement durable et les services du ministère chargé de la santé, sous réserve des compétences de ceux-ci ;
 - d'évaluation des risques pour les milieux ;
 - de coordination des actions dans le domaine de la qualité de l'air intérieur, de connaissance, d'évaluation et de hiérarchisation des risques chroniques.
 La sous-direction assure les relations avec les agences sanitaires et établissements publics actifs dans le champ de compétences du service.
 Elle comprend :
 - le bureau des produits chimiques ;
 - le bureau des biotechnologies et de l'agriculture ;
 - le bureau santé-environnement.