Dans chaque région (hors Île-de-France et Outre-mer français qui font l’objet de dispositions juridiques spécifiques), les DREAL ont remplacé, entre 2009 et 2011, les directions régionales de l'équipement (DRE), les directions régionales de l'industrie, de la recherche et de l'environnement (DRIRE) et les directions régionales de l'environnement (DIREN) dont elles ont repris l'ensemble des missions, hormis le développement industriel et la métrologie, qui ont été transférées aux directions régionales des entreprises, de la concurrence, de la consommation, du travail et de l'emploi (DIRECCTE).
Lors de leurs créations, les DREAL étaient 21. Depuis la fusion des régions au 1er janvier 2016, elles sont désormais au nombre de 12 et les sièges sont implantés à Lyon, Besançon, Rennes, Orléans, Ajaccio, Metz, Lille, Paris, Rouen, Poitiers, Toulouse, Nantes et Marseille.
Concernant leurs missions, les DREAL, au sens large (c'est-à-dire comprenant les DEAL, la DRIEA, la DRIEE et la DRIHL que nous allons par la suite essayer de voir en détail), représentent l'unique pilote au niveau régional de la mise en œuvre des politiques publiques du ministère de la transition écologique et solidaire (MTES) et du ministère de la cohésion des territoires (MCT). Placées sous l'autorité du préfet de région et des préfets de département, les DREAL sont ainsi chargées d'élaborer et de coordonner les politiques de l'État en matière de « développement et d'aménagement durables, de transition écologique, de lutte contre le changement climatique, de préservation de la qualité des milieux (eau, air, sol), de la biodiversité et des paysages, de prévention des pollutions, des risques et des nuisances, ainsi que de logement, d'hébergement, de rénovation urbaine et de transports, en recherchant la cohérence entre ces enjeux ».
De plus, les DREAL contribuent à l'information, l'éducation des citoyens sur les enjeux du développement durable, à leur sensibilisation aux risques et elles participent à l'émergence d'une économie verte et équitable .
Par ailleurs, les DREAL élaborent ou co-élaborent des documents-cadres, exercent directement diverses polices spéciales, émettent des avis dans le cadre de procédures réglementaires, produisent ou publient des données ou des informations.
Enfin, les DREAL « peuvent être chargées par le préfet d'assurer la coordination de différents services sur des projets précis » relevant du MTES et du MCT.