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 et de coopération internationale des établissements d'enseignement et de recherche. Elle est chargée de promouvoir les synergies entre la recherche, le développement, la formation et, à ce titre, l'appui aux établissements d'enseignement technique agricole. Elle veille dans une perspective nationale, européenne et internationale à la cohérence de la mise en œuvre de ces politiques. Pour la conduite de ses missions, elle mobilise les établissements d'enseignement supérieur, les instituts de recherche, les établissements publics locaux et les organismes de développement agricole. 
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 à la fois dans les politiques du ministère et par les organismes de recherche et les agences de financement de la recherche et de l'innovation. 
Dans les champs de compétences du ministère, elle participe à la définition des objectifs des programmes européens de recherche. Elle assure dans ce cadre la représentation française auprès de l'Union européenne et le suivi de l'ensemble des programmes et des actions qui s'y rapportent. 
Elle assure la cotutelle 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 coordonne la politique de contractualisation conduite avec les établissements de recherche. 
Elle coordonne la représentation du ministère chargé de l'agriculture et de la pêche au sein des instances de consultation du ministère chargé de la recherche. 
Elle coordonne la définition de la politique de développement agricole et rural. Elle met en œuvre la politique de développement agricole et rural, à l'exception notamment du programme pluriannuel des chambres d'agriculture. 
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 d'expérimentation l'émergence de projets innovants. 
Elle participe, dans les domaines de compétences de la direction, à la négociation, à la coordination et à l'expertise des programmes européens de formation tout au long de la vie (Erasmus +). 
Elle soutient les programmes de mobilité internationale des étudiants, des élèves et des apprentis. 
Elle participe également à la politique de coopération et de développement des échanges internationaux de l'enseignement technique et de l'enseignement supérieur agricoles. Elle conduit et coordonne, dans les domaines de compétences de la direction, les actions favorisant ces politiques européennes et internationales. 
La sous-direction de la recherche, de l'innovation et des coopérations internationales comprend : 
- le bureau de la finalisation de la recherche ; 
- le bureau du développement agricole et des partenariats pour l'innovation ; 
- le bureau des relations européennes et de la coopération internationale de l'enseignement agricole.