En tant qu’expert pétrolier du ministère, le Service de l'énergie opérationnelle assume quatre fonctions techniques majeures :

• Définition, homologation et contrôle de la qualité des produits pétroliers et assimilés nécessaires aux Armées. Cette mission majeure exige une compétence technique de haut niveau et des moyens d'expertises et d'analyses autonomes reconnus, détenue par le Centre d'Expertise Technique du Service de l'Énergie Opérationnelle (CETSEO), accrédité par le Comité français d'accréditation (COFRAC). A ce titre, le Service de l'énergie opérationnelle participe aux Comités techniques internationaux relatifs aux produits pétroliers tels que l'Organisation du Traité de l'Atlantique Nord (OTAN), International Air Transport Association (IATA), American Society for Testing and Materials (ASTM), Crc Industries, etc. ;
• Définition, réalisation, acquisition, la gestion et le soutien des matériels pétroliers (camion-citerne de transport ou d'avitaillement, matériels de stockage et de distribution de campagne, etc.) pour l’ensemble des forces armées ;
• Réalisation des installations pétrolières mises en œuvre par le Service de l'énergie opérationnelle pour lesquelles il est « service constructeur », ainsi que leur entretien et leur mise en conformité ;
• Contrôle des véhicules soumis à la réglementation du transport des marchandises dangereuses par la route, sous couvert d'un agrément du Ministre chargé des Transports, ainsi que du contrôle technique des oléoducs présentant un intérêt pour les Armées.

Enfin, le Service de l'énergie opérationnelle a reçu, dans le cadre de l’élargissement de son périmètre, de nouvelles missions d’expertise :

• Développement d’énergies alternatives, autres que d’origine fossile (biocarburants à court terme) ;
• Participation à la résilience énergétique des armées ;
• Participation à l’efficacité énergétique des armées.