يتولى قطاع البحث العلمي المهام الرئيسية الاتية:
- تنفيذ السياسات في مجال البحث العلمي، وتحديد أولويات البحث العلمي ومجالاته، ووضع الخطط والبرامج المتعلقة بالبحث العلمي في ضوء أولويات واحتياجات التنمية الشاملة في الجمهورية.
- الإشراف المباشر على مؤسسات ومراكز البحث العلمي، ومراقبة أدائها لضمان الالتزام بقواعد وشروط الجودة.
- تشجيع البحث العلمي ودعمه، من خلال تخصيص المنح البحثية للمشروعات ذات الأولوية وفق الشروط التنافسية.
- تشجيع التأليف والنشر والترجمة للكتب الهامة ونتائج البحوث والدراسات والتقارير ذات العلاقة بقضايا التعليم العالي والبحث العلمي.
- وضع معايير لإنشاء وتنظيم المراكز العلمية والبحثية واقتراح إعادة هيكلة مراكز البحث العلمي او دمج بعضها تحقيقاً للكفاءة والفاعلية بالتنسيق مع الجامعات الحكومية والأهلية والوزارات المعنية.
- التوصية بفتح مراكز جديدة للبحث العلمي ومراكز الخدمات الاستشارية ومنح التراخيص اللازمة لمزاولة أنشطتها البحثية.
- اقتراح الشروط والمعايير العلمية للبحث العلمي ورفعها الى المجلس الأعلى للبحث العلمي لاعتمادها.
- الإعلان عن المشروعات البحثية وإبرام العقود بين المتنافسين سواء البحوث المتعلقة بدراسة مؤسسات التعليم العالي او المتعلقة بالبحث والتطوير والابتكار وفق الإجراءات المعتمدة قانونياً.
- تشجيع وتهيئة الفرص لإجراء البحوث المشتركة بين الجامعات ومراكز البحث العلمي باليمن في المجالات ذات الأولوية وبينها وبين الجامعات ومراكز البحث العلمي خارج اليمن.
- تشجيع وتعزيز شراكة حقيقة وفاعلة في مجال البحث العلمي مع الوزارات ومؤسسات القطاع العام والمختلط والخاص.
- متابعة تنفيذ قرارات مجلس البحث العلمي.
- أي مهام أخرى تقتضيها طبيعة عمل الإدارة العامة بمقتضى القوانين والقرارات النافذة، أو تلك المكلفة بها من قبل قيادة الوزارة.