Tjenestens hovedoppgave er å bedre Norges evne til å beskytte seg mot spionasje, sabotasje, terror og sammensatte trusler.

Gjennom rådgivning, kontrollaktiviteter, tilsyn, testing og forskning bidrar NSM til at virksomheter sikrer sivil og militær informasjon, systemer, objekter og infrastruktur med betydning for nasjonal sikkerhet. NSM er ansvarlig for et nasjonalt varslingssystem (VDI) som skal avdekke og varsle om cyberoperasjoner mot digital infrastruktur. NSM har også et nasjonalt ansvar for å koordinere håndteringen av alvorlige cyberoperasjoner.Nasjonalt cybersikkerhetssenter (NCSC) er en del av NSM.

NSM er administrativt underlagt Justis- og beredskapsdepartementet, samtidig som Forsvarsdepartementet har instruksjonsmyndighet overfor NSM i saker på deres ansvarsområde.