PSTs primære ansvar er å forebygge og etterforske lovbrudd som kan true nasjonens sikkerhet. Dette gjør tjenesten gjennom ulike metoder og arbeidsmåter. Sentralt står innsamling av informasjon i forhold til personer og grupper som kan utgjøre en trussel, utarbeidelse av ulike analyser og trusselvurderinger, etterforskning og andre operative mottiltak og rådgivning.
Det er Stortinget som har trukket opp retningslinjene for hva slags lovbrudd PST skal bekjempe. Disse retningslinjene presiseres regelmessig av Justisdepartementet.
PSTs hovedoppgaver er hjemlet i politilovens kapittel III A (lov nr. 53 av 4. august 1995 om politiet). Politiloven § 17b fastsetter at PST skal forebygge og etterforske
- overtredelser av straffelovens kapittel 8 (forbrytelser mot statens sikkerhet og selvstendighet) og 9 (forbrytelser mot Norges statsforfatning og statsoverhode), lov om forsvarshemmeligheter og sikkerhetsloven,
- ulovlig etterretningsvirksomhet,
- spredning av masseødeleggelsesvåpen og av utstyr, materiale og teknologi for produksjon eller bruk av slike våpen,
- overtredelser av bestemmelser i eller i medhold av lov om kontroll med eksport av strategiske varer, tjenester og teknologi m.m. og lov til gjennomføring av bindende vedtak av De Forente Nasjoners Sikkerhetsråd eller annen lovgivning om tilsvarende særlige tiltak, og
- sabotasje og politisk motivert vold eller tvang, eller overtredelser av straffeloven §§ 147 a og 147 b.
Politiloven § 17c fastsetter videre at den sentrale enhet i Politiets sikkerhetstjeneste skal
- utarbeide trusselvurderinger til bruk for politiske myndigheter,
- samarbeide med andre lands politimyndigheter og sikkerhets- og etterretningstjenester, og
- foreta personkontroll til bruk ved sikkerhetsundersøkelser.