La Direction des Recherches hydrauliques réalise des études hydrauliques, sédimentologiques et nautiques pour le réseau des voies hydrauliques et l'ensemble de ses ouvrages, en support aux directions territoriales. Ses domaines d'expertise couvrent le fonctionnement hydraulique des ouvrages (écluses, barrages, passes à poissons, digues, aménagements hydroélectriques, etc.), l'hydraulique fluviale (modélisation des inondations, du transport des sédiments et des phénomènes d'érosion, etc.), les canaux et les problèmes liés à la navigation, les ouvrages en assainissement urbain (réseaux, bassins d'orage, etc.). Les études s'appuient sur des modélisations physiques en laboratoire (modèles réduits), des modélisations numériques, et des mesures in situ.
La direction coordonne la gestion des sédiments provenant du dragage et du curage des voies hydrauliques et des bassins d'orage, y compris la définition d'une politique en cette matière, et les études visant au développement de nouvelles filières de valorisation de ces produits. Elle pilote les caractérisations des sédiments avant dragage/curage, et développe un réseau de mesure du transport de sédiments vers les voies hydrauliques.
La direction a également en charge l'expertise de la gestion des terres. Elle coordonne les missions liées au contrôle qualité des terres excavées et accompagne les directions territoriales dans toutes les problématiques « terres » qu'elles pourraient rencontrer (terres polluées, cahier des charges, plateforme Walterre, assainissement, etc.).
Enfin, la direction coordonne la gestion des bassins d'orage du réseau routier et autoroutier wallon. Elle met en œuvre les travaux de curage et d'amélioration de bassins. Elle prépare les opérations d'entretien périodiques. Elle assiste les directions territoriales dans les études liées à l'amélioration de bassins existants ou à l'aménagement de nouveaux bassins d'orage du SPW MI. La direction réalise également ces études à la demande des directions territoriales.
Grâce à son expertise, la direction est également sollicitée par d'autres administrations belges et étrangères, des entreprises et des bureaux d'études publics ou privés, ainsi que dans le cadre de coopérations internationales. Elle participe aussi à des commissions techniques et des projets R&D (Recherches et Développement) belges, européens et internationaux. En collaboration avec les autres directions du Département Expertises Hydraulique et Environnement, la direction assiste, à leur demande, les directions territoriales dans la mise en place des processus de gestion et participe à la mise à jour des données pour la gestion du patrimoine.