DOD實驗室最重要的責任是通過科技專案保障國家的安全，除此之外，它還在基礎科學、環境、工業競爭、太空探索與航空方面作出了重大貢獻。
基礎科學——DOD實驗室的大部分基礎研究都是在大學進行的。在實驗室內進行的研究大多瞄準對戰爭和國家安全特別重要的軍事領域。
國家安全——如上所述，DOD實驗室壓倒一切的任務是保障國家安全。雖然對於其他組織（如工業界的實驗室、大學）進行軍事方面的研究與開發沒有多少技術上的限制——實際上DOD大部分的研究與開發都在外部進行——但對於如何維持一個高質量的DOD實驗室體系卻是爭議的焦點。DOD實驗室應該把技術上的機會和士兵的需要結合起來，把壽命周期期間的技術和設備的生產相結合，快速回應DOD的需要，提供專門的設施和必要的技術支援，使各軍在購買和使用技術時作出明智的選擇。
環境——對過去武器專案造成的污染，DOD有責任進行清除。在清除過程中DOD有機會發展環境補救科學與技術，並提供試驗和驗證新技術的場所。
工業競爭——工業競爭不是DOD實驗室的中心任務，但大多數實驗室進行的技術都與工業有關，因此技術轉讓是實驗室的責任之一。為了滿足軍方的需要，DOD實驗室在幾個領域發展技術，這些領域不僅適合於民間需要，而且比同類民用領域要更先進。比如建築/工程和建築與造船。在這些領域與工業夥伴進行研發合作，目標首先是滿足軍事需要，同時也是為了進一步加強軍民工業基礎的結合，以便將來以更經濟的費用來滿足國防對先進技術的需要。
太空探索和航空——NASA、DOD和工業研發對航空科學與技術的支援為發展世界領先的軍事與民用飛機工業以及大量的元件技術奠定了基礎。在DOD實驗室和工業界進行的國防研發工作是發展航空技術強大的力量。對太空技術DOD實驗室也作出了重要的貢獻。