Ce service a pour mission de mener des recherches appliquées sur la connaissance des matériaux du patrimoine et de leurs altérations, sur les techniques de conservation et de restauration, ainsi que sur l'environnement des monuments historiques, immeubles et objets mobiliers. Il a également pour mission de mener des études scientifiques particulières sur les monuments protégés au titre de la loi du 31 décembre 1913 susvisée, à la demande des services de la direction de l'architecture et du patrimoine, notamment dans le cadre des études préliminaires à la restauration des oeuvres concernées.
Il réalise ces études et recherches soit par les moyens humains et matériels mis à sa disposition par la direction de l'architecture et du patrimoine, soit en partenariat avec d'autres laboratoires, publics et privés, dans le cadre de contrats ou subventions de recherche.
Il rassemble toute information utile pour l'exercice de sa mission, publie et diffuse le résultat de ses travaux et met ses bases de données documentaires à disposition des chercheurs et responsables du patrimoine. Il participe, dans son domaine, à la formation des différents acteurs de la conservation du patrimoine.
Il peut déposer des brevets d'invention au nom du ministère de la culture.