Pour la mise en œuvre de ses missions, l'agence dispose dans chaque région d'une direction régionale. Les directions régionales peuvent se voir confier des missions à caractère national ou interrégional.
Le directeur régional est un membre du personnel de l'agence. Il est chargé de mettre en œuvre, sous l'autorité du président, l'action territoriale de l'établissement conformément au contrat d'objectifs pluriannuel. Il s'assure de la cohérence de son action avec les orientations définies par le préfet de région, notamment dans le cadre du comité régional d'orientation.