La sous-direction de la recherche, de l'innovation et des coopérations internationales est chargée de l'orientation des politiques de recherche et de la mise en œuvre et du suivi des politiques de valorisation, d'innovation des organismes de recherche agricole et des réseaux d'instituts techniques agricoles et des industries agro-alimentaires.
 Dans les champs de compétences du ministère, elle coordonne l'identification des enjeux de recherche et d'innovation.
 Elle veille à la prise en compte de ces enjeux dans les politiques du ministère et sur le plan interministériel, ainsi que par les organismes de recherche et les agences de financement de la recherche et de l'innovation aux niveaux national, européen et international. Elle contribue, dans ce cadre, à la représentation française auprès de l'Union européenne et assure le suivi de l'ensemble des programmes et des actions qui s'y rapportent.
Elle exerce, pour le ministère, la tutelle de l'Institut national de la recherche agronomique (INRA) et de l'Institut de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA).
Au sein du ministère, elle est responsable la politique de contractualisation conduite avec les établissements de recherche et les instituts techniques.
Elle coordonne la mise en œuvre des volets relatifs à la recherche des plans ministériels et la définition de la politique de développement agricole et rural.
 Elle assure la mise en œuvre de la politique de développement agricole et rural relevant de la recherche appliquée, de l'expérimentation et de l'innovation en agriculture ;
 Elle veille à la cohérence globale de la programmation et de la mise en œuvre du compte d'affectation spécial “Développement agricole et rural”, prépare la programmation budgétaire pour le programme 776 et en assure l'exécution.
 Elle contribue à la programmation et à l'exécution des programmes 142 et 143 dans son domaine de compétences.
 Elle favorise la participation de l'enseignement et de la formation professionnelle agricoles à l'innovation dans le cadre des missions d'animation et de développement des territoires.
 Elle coordonne l'ensemble des actions réalisées dans les établissements au titre de ces missions.
 Elle facilite, par l'animation de réseaux, l'émergence de projets innovants.
 Elle soutient la mobilité européenne et internationale des étudiants, des élèves et des apprentis de l'enseignement agricole. Elle encourage et accompagne les échanges européens et internationaux de l'enseignement agricole et de la recherche, en mobilisant notamment les opérateurs tels qu'Erasmus + et Campus France.
 Elle veille à la cohérence et à la pertinence des actions et coopérations internationales de l'enseignement technique et de l'enseignement supérieur agricoles. Elle oriente et coordonne la contribution de l'enseignement et de la recherche agricoles à la stratégie européenne et internationale du ministère. Elle veille, avec la sous-direction des politiques de formation et d'éducation et la direction générale de la performance économique et environnementale des entreprises, à la compréhension de la construction européenne dans la formation des apprenants.
La sous-direction de la recherche, de l'innovation et des coopérations internationales comprend :
- le bureau de la recherche et de l'innovation ;
- le bureau du développement agricole et des partenariats pour l'innovation ;
- le bureau des relations européennes et de la coopération internationale.