La mission première de la direction de l'eau et de la biodiversité est la conception, l’évaluation et la mise en œuvre des politiques de l’eau, des espaces naturels, de la biodiversité terrestre et marine et des ressources minérales non énergétiques en vue de garantir la préservation et un usage équilibré de ces ressources. Elle met en œuvre tous les outils fondamentaux des politiques publiques : réglementation (code de l’environnement et directives européennes), animation, concertation, information, amélioration des connaissances, etc. Une grande part des politiques poursuivies s’appuie sur les établissements publics dont elle exerce la tutelle : les Agences de l’eau, les Parcs nationaux, le Conservatoire du littoral, et l'Office français pour la biodiversité.