Sinds de instelling van de dienst was zij verantwoordelijk voor de aanleg, beheer en onderhoud van de wegen in eigendom bij de provincie. Later kwamen daar de kanalen bij. Ook werd er advies uitgebracht over economische onderwerpen in relatie tot de eigenlijke taken. Zo op het gebied van bodemschatten en het openbaar vervoer over het spoor. Het aspect beleidsvorming werd steeds belangrijker en de samenwerking met de waterstaatsafdeling van de griffie daardoor steeds inniger.
Drenthe is uniek als provincie omdat het als enige provincie niet aan zee, het IJsselmeer of de grote rivieren grenst. Er zijn dan ook vrijwel geen dijken in de provincie en de dienst had dan ook geen taken op dit gebied. Sinds de jaren zeventig kwamen er taken bij op gebied van natuur en milieubeheer, waaronder bodemsaneringen. Daarnaast leverde de dienst regelmatig een bijdrage aan rapporten van andere diensten en instellingen, zowel binnen als buiten de provincie. Van speciale betekenis is de deelname aan subgroepen van de Permanente Nederlands-Duitse Grenswatercommissie, vooral wat betreft de waterbeheersing van de zuid-oosthoek van Drenthe waar het laatste stukje hoogveen van de provincie te vinden is.

Na de Tweede Wereldoorlog was het Drentse wegennet niet meer berekend voor haar taak. Op grote schaal moesten er nieuwe wegen aangelegd worden en bestaande verbeterd en vooral verbreed worden. De dienst stelde dan ook meerdere secundaire, tertiaire en quartaire wegenplannen op. Ze maakte bestekken voor de aanleg of verbreding van wegen en hield toezicht op de uitvoering van deze werken door aannemers.
Omdat de aanleg van rijkswegen in de provincie niet zo snel vorderde werd door de provincie een aantal wegen zelf aangelegd en later aan het rijk overgedragen. Het betreft hier de rijksweg A28 van Meppel via Hoogeveen naar Assen en de rijksweg A37 aansluiting met A28 bij Hoogeveen via knooppunt Holsloot naar de Duitse grens bij Zwartemeer.

Door de vele ontginningen die sinds het midden van de negentiende eeuw hadden plaatsgevonden was het natuurlijk evenwicht verstoord. Dit kwam voornamelijk tot uiting in grootschalige wateroverlast. Veen houdt het water over een langere periode vast. Door het verdwijnen van het veen kon het teveel aan neerslag niet meer door de bodem vastgehouden worden. Een regelmatige afvoer van het water was daardoor niet meer mogelijk en overstromingen waren het gevolg. Om deze problemen op te lossen moest er op grote schaal aanpassingen verricht worden aan de afwatering van Drenthe. De planvorming en een deel van de uitvoering werd door de dienst gedaan. Van belang zijn in het bijzonder de verbetering van de waterafvoer via het Meppelerdiep naar het Zwarte Water via de sluizen te Zwartsluis in de provincie Overijssel en de afwatering van zuidoost Drenthe via het Stieltjeskanaal/ kanaal Coevorden-Vecht en het Afwateringskanaal. Tijdens droogte wordt er IJsselmeerwater ingenomen en vooral via de Drentse Hoofdvaart en Oranjekanaal verdeelt over de provincie.
De dienst vervulde belangrijke taken op het gebied van de totstandkoming van waterschapsleggers, invoering van de omslag over de gebouwde eigendommen bij de waterschappen en ruilverkavelingen.
Tevens vervulde de dienst een adviserende rol richting het College van Gedeputeerde Staten van Drenthe op het gebied van de verdeling van rijkssubsidie over de verschillende waterschappen. Verder werden de waterschappen in de provincie geadviseerd op diverse terreinen. Na de oorlog zijn de vele kleine waterschappen opgegaan, na enkele fusierondes, in enkele grote, interprovinciale, eenheden die overeenkomen met de afwateringsgebieden. De dienst speelde een belangrijke rol in de totstandkoming van deze grotere waterschappen.
Naast de eigenlijke waterschappen waren er ook nog 9 oneigenlijke waterschappen. Het betrof hier 6 wegschappen en 3 kanaalschappen.

Sinds 1 juni 1964 zijn de kanalen die voorheen in beheer en eigendom bij de N.V. Drentse Kanaalmaatschappij waren bij de provincie Drenthe in eigendom. Het beheer en onderhoud werden opgedragen aan de Provinciale Waterstaat van Drenthe. Ook de vergroting tot een 600tons kanaal en gedeeltelijke omlegging (zuidelijk om Meppel in plaats van erdoor) van de Hoogeveensche Vaart vergde de nodige aandacht van de dienst. Hier niet los van te zien zijn de werken aan het grensriviertje de Reest. Deze rivier vormt over een groot deel de zuidelijke grens (met Overijssel) van de provincie. De sluiting voor de (beroeps)vaart en zelfs demping van kanalen en wijken betekende een aanpassing van het beheer. Voortaan waren waterafvoer en natuurbeheer het belangrijkst. Op enkele kanalen is sinds de jaren tachtig weer recreatievaart mogelijk. Zo op het Oranjekanaal bij Orvelte waar een schip bezoekers van het openluchtmuseum vervoert. Van belang was ook de aanleg van voorzieningen voor de recreatieve vaart op de kanalen zoals de plunjezakroute door Midden-Drenthe. Een niet gerealiseerd projekt is de aanleg van een rechtstreekse doorgaande vaarverbinding Twente ¿ Drenthe - Eemshavens. In 1987 waren de volgende kanalen in eigendom en / of beheer: (Verlengde) Hoogeveensche Vaart met Zijtak en Bladderswijk, Coevorden - Zwinderen, Afwateringskanaal, Coevorden - Vechtkanaal, Stieltjeskanaal, Beilervaart, Witte Wijk, en Oranjekanaal met Borger Zijtak en Odoornerzijtak.

De dienst voerde toezichthoudende, controlerende en handhavingstaken uit op het gebied van natuur en milieu sinds eind jaren zestig. De dienst verleende vergunningen op grond van onder andere de Grondwaterverordening. Daarnaast werd toestemming verleend voor het leggen van kabels en leidingen in provincie-eigendommen. De verlening van deze specifieke toestemmingen was gedelegeerd aan de Provinciale Waterstaat, op grond van algemene vergunningen door het College van Gedeputeerde Staten verleend aan instanties als de PTT, elektriciteitsbedrijven, waterleidingbedrijven en de NAM. Een van de taken sinds het begin van de jaren tachtig was het uitvoeren van bodemsaneringen. Verder is er veel te doen geweest rondom de watervoorziening en afvoer van vuilwater van de diverse aardappelmeelfabrieken in de provincie of in de nabijheid. Op het gebied van ruilverkavelingen werd een bemiddelende rol gespeeld en adviezen gegeven aan het provinciale bestuur. Op het gebied van de economische herstructurering van de Drents - Groningse veenkoloniën werd bijvoorbeeld ook advies gegeven.

Door de unieke omstandigheden van Drenthe is er ook veel onderzoek gedaan naar de hydrologie van de provincie. De Provinciale Waterstaat van Drenthe was ook verantwoordelijke voor beheer en onderhoud van de hunebedden (20) en andere oudheidkundige gedenktekens (6) met de daarbij behorende terreinen en beplantingen die in provinciaal eigendom zijn. Verder zijn nog te noemen de vervaardiging van kaarten en de kabel- en leidingenadministratie door de afdeling Landmeten en de advisering inzake grondaankopen. Laatste taak die erbij kwam was de bestrijding van de muskusrat.