L'Oclaesp a reçu pour missions principales :

- d'animer et coordonner à l’échelon national et au plan opérationnel les investigations de police judiciaire relatives aux infractions entrant dans son domaine de compétence;
- d'observer et d'étudier les comportements les plus caractéristiques des auteurs et complices;
- de centraliser les informations relatives à cette forme de délinquance en favorisant leur meilleure circulation;
- d'assister les unités de la gendarmerie et de la police nationale, ainsi que de tous les autres ministères intéressés;
- de participer dans son domaine de compétence à des actions de formation et d'information.

Pour remplir ces missions, il dispose à ce jour de trente deux gendarmes renforcés par huit détachés, répartis dans deux divisions à trois groupes chacune.

La division « Investigations » regroupe les personnels en charge de l'animation, la coordination et l'assistance dans le cadre des enquêtes.

Fonctionnant à l'image d'une section de recherches, elle s'organise autour des groupes « Environnement », « Santé publique » et de la cellule nationale « amiante ».

Le groupe « Environnement » traite plus particulièrement des questions liées aux pollutions des éléments naturels (air, terre, eau), à la protection de la faune et de la flore (trafic d'espèces protégées ou réglementées, trafics de produits phytosanitaires ou anabolisants) ainsi qu'à la problématique du trafic illicite des déchets dangereux et toxiques.
Le groupe « Santé publique » s'intéresse principalement aux atteintes à la santé humaine (consommation humaine et animale, trafics de médicaments, exercice illégal des professions de santé, infractions concernant les éléments du corps humain, les fœtus et les embryons) mais aussi à la lutte contre le dopage, le bio-terrorisme et apporte son expertise dans le cadre de l'intelligence économique aux industries agroalimentaires et pharmaceutiques.

La cellule nationale « Amiante » a pour missions quant à elle d'animer et coordonner à l'échelon national et au plan opérationnel les investigations de police judiciaire relatives aux dossiers liés à l'amiante, de créer un fonds documentaire et favoriser la circulation de l'information entre les services d'enquête saisis.

La division « Appui », fonctionnant comme une cellule « état-major », est armée par les personnels en charge des missions d'observation et d'étude des comportements les plus caractéristiques des auteurs et complices, et de centralisation des informations afin de favoriser leur circulation.
Elle se divise entre le groupe « Relations internationales », « Relations interministèrielles et Formation » et « Veille juridique et Documentation ».

Le groupe « relations internationales » relaie au niveau européen et international l'action de l'office, étant précisé qu'à l'image du nuage de TCHERNOBYL, nombre de problématiques présentent des caractères d'extranéité marqués. Positionné en tant que référent français auprès des institutions et services répressifs étrangers, il est le représentant français du BCN France et correspondant d'EUROPOL.

Le groupe des « relations interministèrielles et de la formation » s'efforce de développer un partenariat interministériel avec les autres organismes chargés des polices de l'environnement et sanitaires dans le but de faciliter l'appréhension des menaces et l'élaboration des mesures destinées à protéger notre environnement et la population. Il participe aussi en interne à la diffusion, auprès des différentes forces de police, gendarmerie et douanes, des informations recueillies et veille à l'amélioration permanente de la formation des personnels de l'office.

Enfin, le groupe de la « veille juridique et de la documentation » a pour charge de suivre l'évolution des législations nationale, européenne et internationale dans les domaines liés à l'environnement et la santé publique. Il assure aussi le suivi des différentes problématiques traitées par l'office en tenant à jour le fonds documentaire de l'unité.

Les dossiers confiés à cette unité spécialisée nécessitent des investigations longues et complexes. Actuellement 122 dossiers sont suivis par les personnels de l'Oclaesp concernant tant la métropole que les départements et collectivités territoriales d'outre-mer.