La sous-direction des infrastructures ferroviaires élabore et met en œuvre la réglementation et la régulation économique des infrastructures de transport ferroviaire ainsi que des gares ferroviaires en vue de développer l'usage du train.
Elle élabore et met en œuvre les politiques d'amélioration de la qualité et de la performance des réseaux ferroviaires.
Elle oriente et contrôle l'entretien et la modernisation des réseaux ferroviaires.
Elle planifie les grands projets de développement des infrastructures de transport ferroviaire et suit leur réalisation, à l'exception de ceux répondant aux besoins de mobilité internes à l'Ile-de-France.
Sauf pour l'Ile-de-France, elle programme et gère les opérations contractualisées d'infrastructures de transport ferroviaire.
Elle assiste le commissaire du gouvernement auprès de SNCF Réseau.
Elle représente la France au sein des corridors de fret ferroviaire mis en place par l'Union européenne et assure le suivi du Réseau transeuropéen de transport pour le compte de la direction générale.