根據國務院批準的“三定”方案，國家能源局為國家發展改革委管理的國家局，其主要職責包括劃入原國家能源領導小組辦公室職責、國家發展和改革委員會的能源行業管理有關職責，以及原國防科學技術工業委員會的核電管理職責等。具體包括：擬訂能源發展戰略、規劃和政策，提出相關體制改革建議；實施對石油、天然氣、煤炭、電力等能源的管理；管理國家石油儲備；提出發展新能源和能源行業節能的政策措施；開展能源國際合作。

    職責明確要求國家能源局加強對能源問題的前瞻性、綜合性、戰略性研究，擬訂能源發展規劃、重大政策和標準并組織落實，提高國家能源安全的保障能力。國家能源局還承擔國家能源委員會的具體工作。該委員會主要負責研究擬訂國家能源發展戰略、審議能源安全和能源發展重大問題，是我國能源戰略決策和統籌協調的高層次議事協調機構。

    國家能源局“三定”方案中還明確了與國家發展改革委、工業和信息化部的職責分工，煉油、煤制燃料和燃料乙醇的行業管理由國家能源局負責。關于能源價格的管理，“三定”方案明確：國家能源局提出調整能源產品價格的建議，報國家發展改革委審批或審核后報國務院審批；國家發展改革委調整涉及能源產品的價格，應征求國家能源局意見。“三定”方案明確，國家能源局負責煤炭、石油、天然氣、電力（含核電）、新能源和可再生能源等能源的行業管理，組織制定能源行業標準，監測能源發展情況，銜接能源生產建設和供需平衡，指導協調農村能源發展工作。

    國家能源局職責中加強了能源的國際合作，牽頭開展能源國際合作，與外國能源主管部門和國際能源組織談判并簽訂協議，協調境外能源開發利用工作，核準或審核煤炭、石油、天然氣、電力、天然鈾等能源境外重大投資項目。國家能源局的職責中還重視能源節約和能源科技裝備工作，負責能源行業節能和資源綜合利用，組織推進能源重大設備研發，指導能源科技進步、成套設備的引進消化創新，組織協調相關重大示范工程和推廣應用新產品、新技術、新設備。為此專門設立了能源節約和科技裝備司。

    國家能源局共設綜合、政策法規、發展規劃、能源節約和科技裝備、電力、煤炭、石油天然氣、新能源和可再生能源、國際合作司九個司，編制１１２人。國家能源局的英文名稱為：Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ。

    成立國家能源局是國務院機構調整方案中的一項重要內容，旨在加強對能源行業的集中統一管理，應對日益嚴峻的國際國內能源問題，保障國民經濟持續穩定健康發展。