La sous-direction de l'archéologie, de l'ethnologie, de l'inventaire et du système d'information a pour missions de favoriser les progrès de la connaissance des territoires et de piloter la recherche dans les différents champs du patrimoine sur le territoire national ; elle en évalue les résultats en liaison avec l'inspection générale de l'architecture et du patrimoine. Dans ses domaines de compétence, elle définit et propose les modalités du contrôle scientifique et technique et en assure la réalisation en liaison avec l'inspection générale de l'architecture et du patrimoine et les services déconcentrés. 
Elle assure, dans ses domaines de compétence, en liaison avec les services déconcentrés, l'élaboration concertée des normes, en particulier des normes scientifiques et techniques et veille à leur application ; elle élabore également les principes, les méthodes et les techniques de la documentation scientifique ; elle coordonne les programmations nationales en matière de recherche et la valorisation des résultats ; elle assure une mission d'expertise ; elle concourt, en particulier par la formation, au développement des métiers. Dans ses domaines de compétences, elle propose les mesures concernant l'inventaire, l'étude, la conservation, la protection, la transmission et la diffusion et elle contribue au développement des actions éducatives et des éditions. 
Elle a pour mission, en liaison avec le secrétariat général, la coordination générale du système d'information de la direction et l'élaboration du schéma directeur informatique ainsi que la programmation annuelle des équipements et projets informatiques. Elle coordonne la mise au point des applications nationales et de leur gestion ; elle assure la diffusion numérique des données et des contenus ; elle met à la disposition des services son expertise, en particulier dans le domaine de l'ingénierie documentaire. Elle contribue à la mise en place d'un cadre statistique général pour la direction. 
Dans le domaine de l'archéologie, elle a pour mission, en liaison avec les instances et organismes nationaux compétents, ainsi que le ministère chargé de la recherche, de veiller à la cohérence des programmations nationales, interrégionales et régionales en matière de recherche archéologique, de concevoir la politique d'inventaire, d'étude, de protection, de conservation et de transmission du patrimoine archéologique. Elle est chargée de préparer et de mettre à jour, en liaison avec le secrétariat général, les textes législatifs et réglementaires protecteurs du patrimoine archéologique et veille à leur application. Elle assure le secrétariat du Conseil national de la recherche archéologique, de la première section de la Commission supérieure des monuments historiques pour les dossiers la concernant, ainsi que celui de la septième section de cette commission. 
Dans le domaine de l'ethnologie, elle est chargée, avec le concours des instances et des organismes nationaux compétents, d'étudier et de promouvoir les divers aspects du patrimoine auxquels l'ethnologie est intéressée à travers le territoire national ou qui touchent les domaines d'action de la direction, notamment en ce qui concerne les territoires et l'architecture. Elle contribue à la définition et à la mise en oeuvre d'une politique en faveur du patrimoine immatériel et, en particulier, des pratiques et représentations, des connaissances et des savoir-faire. Elle assure le secrétariat du conseil du patrimoine ethnologique. 
Dans le domaine de l'inventaire général du patrimoine culturel, elle conduit les opérations d'intérêt national avec le concours des organismes compétents. Elle rassemble les informations sur les opérations d'inventaire réalisées et veille à en garantir l'accessibilité ; elle assure le secrétariat de la Commission nationale de l'inventaire général des monuments et des richesses artistiques de la France. 
Dans ses domaines de compétence, en liaison avec le secrétariat général, elle définit les règles d'utilisation des crédits et gère la programmation des crédits de catégorie I. 
Elle assure la tutelle scientifique de l'Institut national de recherches archéologiques préventives. 
Est rattaché au sous-directeur le département des recherches archéologiques subaquatiques et sous-marines.