Trung tâm Quan trắc môi trường miền Nam có các chức năng, nhiệm vụ như sau:
1. Trình Cục trưởng Cục Kiểm soát ô nhiễm môi trường (sau đây gọi tắt là Cục trưởng) kế hoạch dài hạn, trung hạn, hàng năm của Trung tâm; chương trình, đề án, dự án liên tỉnh, vùng và quốc gia về hoạt động quan trắc môi trường và tổ chức thực hiện sau khi được phê duyệt.
2. Phối hợp xây dựng quy hoạch tổng thể hệ thống quan trắc môi trường quốc gia và tổ chức thực hiện quy hoạch trên địa bàn các tỉnh miền Nam.
3. Thực hiện chương trình quan trắc môi trường quốc gia theo các thành phần môi trường gồm: chương trình quan trắc môi trường sông và hồ liên tỉnh, biển, vùng kinh tế trọng điểm, các khu vực có tính chất liên vùng, liên tỉnh, môi trường xuyên biên giới và môi trường tại các vùng có tính đặc thù trên địa bàn các tỉnh miền Nam; các chương trình quan trắc môi trường phục vụ công tác quản lý nhà nước của Cục theo phân công của Cục trưởng; phối hợp các cơ quan, đơn vị liên quan xây dựng và tổ chức thực hiện các chương trình quan trắc môi trường khác theo quy định.
4. Phối hợp xây dựng, quản lý cơ sở dữ liệu, hệ thống thông tin về quan trắc môi trường trên phạm vi các tỉnh miền Nam và phối hợp, tham gia xây dựng trên phạm vi cả nước; đánh giá và phối hợp công bố, công khai kết quả quan trắc môi trường theo quy định của pháp luật; tham gia hướng dẫn nghiệp vụ và hỗ trợ kỹ thuật quản lý số liệu quan trắc môi trường đánh giá, dự báo chất lượng môi trường quốc gia; xây dựng hệ thống cảnh báo, dự báo chất lượng môi trường trên địa bàn các tỉnh miền Nam.
5. Tham gia xây dựng hạ tầng công nghệ thông tin, mạng diện rộng để thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, tổng hợp thông tin, dữ liệu quan trắc môi trường từ các trạm quan trắc môi trường tự động và các trạm quan trắc môi trường quốc gia, địa phương và các bộ, ngành.
6. Phối hợp, tham gia các chương trình thử nghiệm thành thạo trong quan trắc môi trường trên phạm vi cả nước.
7. Tham gia các mạng lưới quan trắc, giám sát môi trường, diễn đàn hợp tác về môi trường khu vực và quốc tế.
8. Phối hợp hướng dẫn chuyên môn, nghiệp vụ và hỗ trợ kỹ thuật về quan trắc môi trường; tham gia hướng dẫn, kiểm tra, đánh giá hoạt động quan trắc môi trường theo phân công của Cục trưởng.
9. Phối hợp xây dựng và thực hiện kế hoạch quốc gia về quản lý chất lượng môi trường không khí; phối hợp hướng dẫn xây dựng kế hoạch quản lý chất lượng môi trường không khí cấp tỉnh, phương pháp đánh giá chất lượng môi trường không khí; tổ chức quan trắc đánh giá hiện trạng và xu thế, diễn biến chất lượng môi trường không khí trên địa bàn các tỉnh miền Nam.
10. Phối hợp xây dựng và thực hiện kế hoạch quản lý chất lượng môi trường nước mặt đối với sông, hồ liên tỉnh có vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội, bảo vệ môi trường; tổ chức quan trắc, đánh giá hiện trạng và xu thế, diễn biến chất lượng môi trường nước trên địa bàn các tỉnh phía Nam; tham gia đánh giá khả năng chịu tải của môi trường nước mặt đối với sông, hồ liên tỉnh miền Nam.
11. Phối hợp hướng dẫn, kiểm tra công tác quan trắc và quản lý khí thải, nước thải, chất thải rắn theo phân công của Cục trưởng.
12. Tham gia đánh giá sự phù hợp đối với chất ô nhiễm khó phân hủy và nguyên liệu, nhiên liệu, vật liệu, sản phẩm, hàng hóa, thiết bị có chứa chất ô nhiễm khó phân hủy; tham gia kiểm soát nguồn phát sinh các chất ô nhiễm khó phân hủy.
13. Tham gia hướng dẫn và thực hiện việc kiểm soát về đo lường, kiểm định, hiệu chuẩn, thử nghiệm các thiết bị quan trắc môi trường, các phương tiện đo và chuẩn đo lường.
14. Tham gia thẩm định điều kiện hoạt động dịch vụ quan trắc môi trường của các tổ chức trên địa bàn các tỉnh miền Nam theo phân công của Cục trưởng.
15. Phối hợp xây dựng báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia, báo cáo chuyên đề về môi trường và các báo cáo môi trường khác.
16. Tham gia xây dựng bộ chỉ tiêu thống kê môi trường của ngành tài nguyên và môi trường, thực hiện thu thập các chỉ tiêu thống kê về môi trường.
17. Phối hợp hướng dẫn, kiểm tra, tổ chức thực hiện công tác điều tra, kiểm kê, thống kê nguồn thải, nguồn ô nhiễm trên địa bàn các tỉnh miền Nam.
18. Thực hiện các chương trình, đề án, dự án, đề tài khoa học công nghệ, hợp tác quốc tế về quan trắc môi trường; nghiên cứu, triển khai ứng dụng các phương pháp, công nghệ mới trong quan trắc môi trường; ứng dụng công nghệ thông tin và mô hình hóa để thành lập bản đồ, cơ sở dữ liệu môi trường, cảnh báo, dự báo chất lượng môi trường và cung cấp thông tin môi trường phục vụ công tác quản lý và bảo vệ môi trường.
19. Tham gia xây dựng Quy chuẩn kỹ thuật môi trường quốc gia, tiêu chuẩn quốc gia, quy trình kỹ thuật, định mức kinh tế - kỹ thuật và các văn bản liên quan đến hoạt động quan trắc môi trường theo phân công của Cục trưởng.