La sous-direction de l'animation territoriale et de l'appui aux politiques de protection et de restauration des écosystèmes est chargée de la réflexion stratégique et de la coordination des politiques de l'eau, de la biodiversité et des milieux marins, notamment dans leur déclinaison territoriale. Elle assure à ce titre la coordination des différentes instances de gouvernance de la politique de l'eau, de la biodiversité et des milieux marins.
Elle assure la tutelle de l'Agence française pour la biodiversité, ainsi que des agences de l'eau, et de l'établissement public du marais poitevin. Elle apporte un appui aux autres sous-directions dans l'exercice de tutelle des établissements placés sous leur responsabilité, particulièrement pour les parcs nationaux qui sont rattachés à l'Agence française pour la biodiversité. Elle prépare les textes relatifs aux comités de bassin et aux offices de l'eau dans les départements d'outre-mer et suit leur activité. Elle assure la coordination des sous-directions en matière de mise en œuvre des politiques de l'eau, de la biodiversité et de la mer dans les outre-mer.
Elle participe à la préparation des textes relatifs à l'eau, à la biodiversité et aux milieux marins en assurant la coordination des travaux des autres sous directions et elle en facilite l'interprétation et la diffusion. Elle assure le secrétariat de la mission interministérielle de l'eau.
Elle est responsable de la définition et de la mise en œuvre de la politique nationale en matière de police de l'eau et de la nature et coordonne l'activité des autres sous-directions dans ce domaine. Elle assure l'animation des services déconcentrés de l'Etat pour ce qui concerne les politiques de l'eau, de la biodiversité et des milieux marins, en lien étroit avec le service du pilotage et de l'évolution des services.
Elle assure la coordination des systèmes d'information sur l'eau, la nature et la mer en lien avec l'Agence française pour la biodiversité.
Elle assure également la coordination des actions en matière de lutte contre le changement climatique au sein de la direction de l'eau et de la biodiversité.