L'école prépare, par une formation scientifique et culturelle de haut niveau, des élèves se destinant à la recherche scientifique fondamentale ou appliquée, à l'enseignement universitaire et dans les classes préparatoires aux grandes écoles ainsi qu'à l'enseignement secondaire et, plus généralement, au service des administrations de l'Etat et des collectivités territoriales, de leurs établissements publics ou des entreprises.
Des étudiants se destinant notamment aux différents métiers de l'enseignement et de la recherche bénéficient également de ses formations.
Elle exerce ses missions principalement dans les disciplines technologiques, scientifiques, de gestion et des sciences sociales.
Elle assure la préparation de diplômes nationaux par délégation et au nom de l'université Paris-Saclay ainsi que la délivrance de diplômes spécifiques, dont le diplôme de l'Ecole normale supérieure Paris-Saclay valant grade de master, dans le respect de l'article 5 des statuts de l'université Paris-Saclay. Elle peut délivrer des diplômes propres. Elle peut préparer à des concours des fonctions publiques.
Elle conduit des activités de formation continue.
Elle définit et met en œuvre une politique de recherche scientifique et technologique qu'elle valorise par ses publications, ses productions scientifiques et pédagogiques, ses brevets et licences d'exploitation. Elle promeut la création et le soutien de jeunes entreprises innovantes.
Elle collabore avec des organismes de recherche ou d'enseignement supérieur français ou étrangers dans une perspective multidisciplinaire et internationale.
Elle facilite les poursuites d'études de ses diplômés, notamment en doctorat.