Le SEO est notamment chargé :

• de la définition, de l'homologation et du 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 (Centre d'expertise technique du SEO - CETSEO), accrédité par le Comité français d'accréditation (COFRAC). A ce titre, le SEO participe aux Comités techniques internationaux relatifs aux produits pétroliers (OTAN, IATA, ASTM, CRC, SAE, etc.) ;
• de la définition, la réalisation, l'acquisition, la gestion et du soutien des matériels pétroliers – camions-citernes de transport ou d'avitaillement, matériels de stockage et de distribution de campagne, etc. – pour l’ensemble des Forces armées ;
• de la réalisation des installations pétrolières mises en œuvre par le SEO pour lesquelles il est « service constructeur », ainsi que leur entretien et leur mise en conformité ;
• du 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 SEO 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.