Dans le cadre de la stratégie nationale de recherche définie par le Gouvernement, l'Agence nationale de la recherche a pour missions :
 1° De financer et de promouvoir le développement des recherches fondamentales et finalisées, l'innovation technique et le transfert de technologie ainsi que le partenariat entre le secteur public et le secteur privé ;
 2° De mettre en œuvre la programmation arrêtée par le ministre chargé de la recherche qui recueille l'avis des ministres exerçant la tutelle d'organismes de recherche ou d'établissements publics d'enseignement supérieur ;
 3° De gérer de grands programmes d'investissement de l'Etat dans le champ de l'enseignement supérieur et de la recherche, et de suivre leur mise en œuvre ;
 4° De renforcer les coopérations scientifiques aux plans européen et international, en articulant sa programmation avec les initiatives européennes et internationales ;
 5° D'analyser l'évolution de l'offre de recherche et de mesurer l'impact des financements alloués par l'agence sur la production scientifique nationale.
 Dans le cadre des orientations stratégiques proposées conjointement par les organismes de recherche et les établissements publics d'enseignement supérieur, l'agence élabore son plan d'action annuel présenté à sa tutelle pour approbation. Elle rend compte de ses missions au ministre chargé de la recherche et aux ministres intéressés au travers d'un rapport annuel d'exécution de son plan d'action qui est présenté au Conseil stratégique de la recherche.