L'Observatoire des territoires est chargé de rassembler, d'analyser et de diffuser les données relatives aux dynamiques et aux disparités territoriales ainsi qu'aux politiques menées dans le champ de l'aménagement et du développement des territoires. Il est chargé en particulier d'assurer la collecte et la diffusion des données géographiques détenues dans les administrations, relatives aux politiques menées dans le champ de l'aménagement du territoire.
Pour remplir ces missions, l'Observatoire des territoires réalise des rapports y compris prospectifs, qui sont remis au Premier ministre puis transmis au Parlement et rendus publics. Il anime en outre un site internet.
Il facilite l'échange d'expériences, l'harmonisation des méthodes, la mutualisation des connaissances entre l'Etat et les collectivités territoriales.
Il anime un programme d'études et de recherches en vue d'améliorer les méthodes d'observation et d'analyse des territoires, ainsi que l'expertise française dans ce domaine sur la scène européenne et internationale.