Le CNES a une fonction de prospective, de stratégie, de force de proposition, de programmation et de mise en œuvre de la politique spatiale française ; il représente la France à l’ESA et contribue à la représentation française auprès de l’Union européenne ; il assure également une veille sur les sujets règlementaires et la mise en œuvre de la loi sur les opérations spatiales ; il est, enfin, l’acteur central en France de l’éducation au spatial.

Le CNES dispose de compétences et de moyens techniques qui lui permettent d’éclairer les décisions stratégiques de l’État, de mettre à disposition des plateformes techniques dans un objectif d’expertise, mais aussi d’imaginer et de spécifier avec l’industrie les systèmes spatiaux de demain, tant en matière de systèmes orbitaux que de leurs segments sol et leurs moyens de lancement. À ce titre, il prépare l’avenir, instruit les propositions et conduit les projets en lien avec l’industrie et les laboratoires scientifiques.

Le CNES assure la disponibilité de l’intégralité des moyens opérationnels nécessaires pour les lancements, les mises à poste des véhicules spatiaux et les opérations spatiales en orbite. Le CNES est un opérateur d’importance vitale (OIV), identifié par l'Etat comme ayant des activités indispensables à la survie de la nation.