La sous-direction de la recherche prépare, en liaison avec les directions d'administration centrale concernées et en cohérence avec les objectifs des politiques menées par le ministère dans ses champs de compétence, les orientations qui contribuent à la définition de la politique nationale de recherche ainsi qu'à la structuration et à la programmation de la recherche et de l'innovation au plan européen et international dans les champs de compétence du ministère. Dans le but d'éclairer la définition des politiques publiques et d'accompagner leur mise en œuvre, elle assure la mobilisation et, si nécessaire, la structuration de communautés scientifiques pluridisciplinaires.

Elle contribue à l'exercice de la tutelle des organismes du champ de compétence du ministère ayant une activité de recherche, notamment pour ce qui concerne leurs orientations scientifiques.

Elle produit des résultats de prospective en appui aux politiques publiques dans le domaine de l'environnement.

Elle contribue à la définition et à la mise en œuvre des choix stratégiques relatifs aux applications satellitaires, en lien avec le programme européen Copernicus de valorisation des données satellitaires.