Les ARS ont pour rôle principal d'assurer un accès égalitaire aux soins sur tout le territoire régional. Elles coordonnent l'action autour de la prévention, la promotion de la santé, et la veille sanitaire. Le rôle des ARS s'étend également à la gestion des crises sanitaires et l'évaluation des besoins de santé en fonctions des spécificités locales.

Les principales missions des ARS incluent la planification et la régulation de l'offre de santé, la mise en place des actions de prévention, la veille et la sécurité sanitaire ainsi que la promotion de la santé publique. Elles ont aussi pour mission d'optimiser le parcours de santé des patients, d'assurer la qualité et l'efficience du système de santé régional et de soutenir les systèmes d’information de santé.

Les ARS collaborent avec une diversité d'acteurs incluant les professionnels de santé, les structures médicales, les collectivités territoriales, les associations, et l'État. Les directeurs généraux des ARS, nommés par le gouvernement, jouent un rôle clé dans la prise de décisions et la coordination avec les différents partenaires. Les conseils territoriaux de santé participent également à la gouvernance en assurant un lien entre les attentes de la population et les initiatives de santé publique.

Dans une époque marquée par le Covid-19 et autres crises sanitaires, le rôle des ARS en matière de sécurité sanitaire est primordial. Elles sont responsables de la surveillance des épidémies, de la coordination d’interventions d'urgence comme dans le cas de risques chimiques, biologiques, ou radiologiques, et de la gestion des informations indispensables à la sécurité sanitaire.

La prévention est un des piliers du travail des ARS. Elles déploient des programmes de vaccination, de dépistage (comme pour le cancer ou le VIH), et des campagnes de sensibilisation sur les gestes de santé publique. Par la promotion de la santé, les ARS visent à encourager des modes de vie sains et à réduire les risques liés à la consommation de substances comme l'alcool ou le tabac.