Au sein de la direction générale des patrimoines et de l'architecture (service du patrimoine), la sous-direction des monuments historiques et des sites patrimoniaux assure l'étude, la protection et la conservation, la restauration et la mise en valeur des sites patrimoniaux, immeubles et objets mobiliers présentant un intérêt d'ordre historique, architectural, artistique, scientifique, technique ou paysager, en vue de leur transmission aux générations futures.

À ce titre, elle instruit et met en œuvre, après avis de la Commission nationale du patrimoine et de l'architecture (CNPA), les mesures de classement au titre des monuments historiques et au titre des sites patrimoniaux remarquables. Elle assure le secrétariat de la CNPA. Elle élabore la législation et la réglementation relatives aux monuments historiques, à leurs abords, aux sites patrimoniaux remarquables et aux biens inscrits sur la liste du patrimoine mondial de l'UNESCO, puis évalue leur application et leur impact. Elle contribue à l'élaboration des dispositions législatives et réglementaires relatives à la circulation des biens culturels ainsi que les préconisations pour la mise en sécurité des objets mobiliers.

Elle contribue également à la mise en œuvre des politiques de la ville et d'aménagement des territoires.

Elle coordonne l'évaluation de l'état sanitaire des monuments historiques et prépare la répartition des crédits de l’État en matière d'études de travaux d'entretien, de conservation, et de restauration. Elle assure le suivi de l'exécution de la programmation de ces crédits en lien avec l'ensemble des services déconcentrés, les opérateurs et l'inspection des patrimoines.

Elle prépare et répartit également les crédits relatifs à la mise en œuvre des sites patrimoniaux remarquables et des périmètres délimités des abords, aux travaux sur les immeubles situés dans un site patrimonial remarquable et aux actions de suivi des biens inscrits sur la liste du patrimoine mondial de l'UNESCO.

A l'échelle internationale, la sous-direction des monuments historiques et des sites patrimoniaux participe au processus de normalisation des principes de conservation du patrimoine culturel et veille aux obligations de l’État liées à l'inscription sur la liste du patrimoine mondial de l'UNESCO.

La sous-direction contribue à la politique de recherche, notamment en matière d'innovation technologique relative à la conservation des monuments historiques, puis assure sa diffusion tout en veillant à l'actualisation de ses bases de données.

Pour l'exercice de ses missions, la sous-direction des monuments historiques et des sites patrimoniaux s'appuie sur deux services à compétences nationales : le Laboratoire de recherche des monuments historiques (LRMH) et dispose des ressources de la médiathèque de l'architecture et du patrimoine (MAP).

La Médiathèque du patrimoine et de la photographie (MPP), est chargée de recueillir, d’inventorier, de conserver et de mettre à la disposition de l’administration, du public et des professionnels, les ressources documentaires de l’architecture et du patrimoine. La Médiathèque conserve des documents relatifs aux immeubles et aux objets mobiliers à partir de leur date de protection au titre des monuments historiques. Le fond documentaire comprend des archives, des plans, des photographies, des livres et des périodiques. La MPP assure l'administration des bases de données Mérimée, Palissy et Mémoire diffusées sur la plateforme ouverte du patrimoine (POP).

Le Laboratoire de recherche des monuments historiques (LRMH), est chargé de mener des études scientifiques et techniques et des recherches sur la conservation des édifices et objets du patrimoine culturel protégés au titre des monuments historiques. Il étudie les matériaux constitutifs (béton, bois, métal, peinture, pierre, textile, verre), les phénomènes d’altération, les traitements à appliquer aux œuvres, ainsi que les conditions de conservation des immeubles et des objets mobiliers.