Les missions de l'agence sont les suivantes : 
1° Elle prépare la position française et coordonne l'action de la représentation française dans les négociations internationales dans le domaine des fréquences radioélectriques. A ce titre, elle prépare notamment les conférences mondiales et régionales des radiocommunications organisées par l'Union internationale des télécommunications ainsi que les réunions de la Conférence européenne des postes et communications électroniques et de  l'Union européenne traitant des sujets de son domaine de compétence. 
Elle coordonne l'action de la représentation française dans les comités, commissions, groupes d'experts et groupes de travail créés par ces instances, avec lesquelles elle assure des liaisons permanentes. 
Elle entretient des relations avec les administrations étrangères chargées de la gestion du spectre. A ce titre, elle peut notamment procéder à des échanges d'experts. 
2° L'agence mène des analyses prospectives du spectre des fréquences radioélectriques en vue de son utilisation optimale par les utilisateurs publics ou privés sans préjudice des compétences propres des administrations et autorités affectataires. Elle procède à l'examen périodique de l'utilisation du spectre et recommande les aménagements qui lui paraissent nécessaires. 
3° Elle prépare et soumet à l'approbation du Premier ministre, en application de l'article L. 41, la répartition des bandes de fréquences entre catégories de services au sens du règlement des radiocommunications de l'Union internationale des télécommunications et entre administrations et autorités affectataires. 
Elle établit et tient à jour le tableau national de répartition des bandes de fréquences. 
4° Elle établit et tient à jour l'ensemble des documents relatifs à l'emploi des fréquences, notamment le fichier national des fréquences qui récapitule les assignations de fréquences. A cet effet, l'ensemble des administrations et autorités affectataires lui transmettent les données nécessaires, dans le respect des dispositions relatives à la protection du secret de défense. 
Elle coordonne les assignations de fréquences dans les bandes en partage et est informée des projets d'assignation de nouvelles fréquences dans les bandes exclusives avec dérogation sur lesquels elle peut émettre un avis. 
Elle procède à la notification des assignations nationales au fichier international des fréquences de l'Union internationale des télécommunications dont elle est, pour ce domaine, l'interlocuteur unique. 
Les dossiers de demande d'assignation ou de tenue à jour des fichiers d'assignation peuvent être transmis directement par l'utilisateur à l'agence si l'administration ou l'autorité affectataire en est d'accord. L'agence informe alors directement l'utilisateur et l'administration ou l'autorité affectataire du résultat de la procédure. 
5° L'accord ou l'avis de l'agence prévu au dernier alinéa du I de l'article L. 43 n'est pas requis pour les décisions d'implantation, de transfert ou de modification des installations radioélectriques non militaires mentionnées à l'article L. 33-3 ou des stations dont la puissance est inférieure à un niveau défini par arrêté du ministre chargé des communications électroniques. Le même arrêté fixe les conditions dans lesquelles l'agence est informée de l'implantation et des caractéristiques techniques de ces stations et installations. 
Le dossier de demande d'avis ou d'accord peut être transmis directement par l'utilisateur à l'agence si l'administration ou l'autorité affectataire en est d'accord. L'agence informe alors directement l'utilisateur et l'administration ou l'autorité affectataire de l'avis ou de l'accord. 
Devant le silence gardé par l'agence, l'avis ou l'accord est réputé acquis au terme d'un délai de deux mois après la saisine de l'agence. Les avis et accords mentionnés au présent 5° sont caducs en l'absence de tout commencement d'exécution des opérations qu'ils concernent dans un délai de douze mois à compter de leur notification ou, si elle est postérieure, de l'entrée en vigueur de l'autorisation d'utilisation de fréquences. 
L'agence est consultée sur les projets de servitudes radioélectriques dans les conditions prévues par le présent code. Elle constitue, tient à jour et diffuse la documentation relative aux servitudes établies en ce domaine au titre des différents ministères et autorités affectataires. 
En liaison avec les services et organismes compétents, elle établit et diffuse les documents, répertoires et fichiers relatifs aux stations radioélectriques et aux zones de groupement des stations radioélectriques. 
6° Elle fait toutes propositions en matière de règles de compatibilité électromagnétique, d'ingénierie du spectre, de limitation de l'exposition du public aux champs électromagnétiques, et de normes propres à assurer une bonne utilisation des systèmes radioélectriques. 
7° Dans son domaine de compétence, elle est chargée de prévoir, en liaison avec le secrétariat général de la défense et de la sécurité nationale et selon ses directives, la mise en oeuvre des mesures entraînées par l'application de l'article L. 1111-2 du code de la défense. Dans les circonstances prévues à ces articles, elle est également chargée d'assister de ses conseils le ministre chargé des communications électroniques et les autres ministres concernés. 
8° Elle est responsable de la coordination internationale des fréquences aux frontières et de celle des systèmes de communications électroniques par satellite. 
9° Elle évalue le coût des opérations de réaménagement du spectre des fréquences radioélectriques, fixe le montant et les modalités de répartition des contributions correspondantes, en établit un calendrier de réalisations, veille à leur mise en oeuvre et gère le fonds de réaménagement du spectre. 
10° Elle organise et coordonne le contrôle de l'utilisation des fréquences, sans préjudice des compétences de contrôle spécifique exercé par les administrations et autorités affectataires. Elle peut être saisie par ces dernières ou par des tiers des cas de brouillage, qu'elle instruit. Elle transmet son rapport d'instruction à l'administration ou autorité affectataire. 
Elle veille au respect des exigences de qualité prévues par l'article L. 34-9-1. 
Elle assure les fonctions de bureau centralisateur prévu par le règlement des radiocommunications de l'Union internationale des télécommunications. 
11° En outre, elle peut, à la demande des administrations et autorités affectataires et dans le cadre de conventions conclues avec elles, assurer tout ou partie de la gestion de leurs plans de fréquences et de leurs assignations, instruire les demandes d'autorisation, délivrer les documents administratifs découlant de ces autorisations et effectuer les contrôles nécessaires. La comptabilité de l'agence permet de déterminer et de suivre le coût d'exécution de chaque convention. 
12° Elle procède à des contrôles en vue de rechercher et de constater les infractions relatives à la conformité des équipements visés à l'article L. 34-9. Elle reçoit les déclarations prévues à l'article R. 20-11.
13° Elle procède aux visites de contrôle des navires, pour les questions radioélectriques, conformément à l'article 3 de la loi n° 83-581 modifiée du 5 juillet 1983 sur la sauvegarde de la vie humaine en mer et l'habitabilité à bord des navires et la prévention de la pollution. 
14° Elle organise pour le compte du ministre chargé des communications électroniques les examens donnant accès aux certificats d'opérateur des services d'amateur et gère les indicatifs des séries internationales attribués aux stations radioélectriques des services d'amateur. 
15° Elle reçoit et instruit pour le compte du ministre chargé des communications électroniques les demandes d'assignation de fréquence relative à un système satellitaire visées à l'article L. 97-2..