國家安全局擁有遍佈世界各地固定的和機動的無線電攔截和定位站及中心(包括美國駐各國使館)，還負責協調美國情報部門的電子間諜活動，並同北約國家的無線電偵察和無線電諜報機關進行合作。國防部中央安全局的任務是保障電訊安全和收集國外情報;藉助地面、海上、空中和宇宙手段進行全球無線電和無線電技術偵察;負責破譯世界各國的密碼信息;編制美國國家機關和五角大樓祕密線路中使用的密碼並保持密碼的穩定;控制着整個間諜衛星網和世界各地的監聽站;負責協調美國情報部門的電子間諜活動，並同北約國家的無線電偵察和無線電諜報機關進行合作。可以說，它控制著整個美國的間諜衛星網和設在世界各地的監聽站。它爲美國聯邦調查局(FBI)，美國中央情報局(CIA)等政府機構提供可靠情報，幫助其破獲重大恐怖犯罪和刑事案件，併爲美國政府守護尖端機密，例如在外特工名單，高度危險的證人的姓名地址資料，軍事武器的設計圖，監測衛星的發回數據，總統的原子彈發射密碼等等。
間諜
從技術角度來說，由於現代電話、互聯網、傳真和衛星通訊都是通過大氣電波傳播的，所以都可能被監聽。但NSA的指導條令第18條規定沒有經過最高法院大法官的書面允許，不得監聽和收集“……美國公民、註冊公司和組織……”的情報，不得用以對付美國公民。但實際操作時，NSA與外國情報機構合作，讓其他國家的情報機構收集美國公民的情報再分享，以此避開第18條規定的限制。同時NSA有時還監視在國外的美國公民，這種權力有時被濫用，已經不只是爲了保護美國的安全，還時常用於政治方面和商業間諜活動。
監聽
國安局共有五個無回聲室，以測試竊聽天線。這次開放的無回聲室樓高十三米，地下、牆壁和天花全佈滿尖狀的藍色吸音海綿，就像科幻電影的佈景一樣。測試竊聽天線的方法，是把天線放在無回聲室的基座上轉動，接收從房間另一端發射的信號。國安局的一項任務，據報便是利用名爲“梯隊”的系統，竊聽全球通訊。
2005年12月16日，《紐約時代週刊》登載一篇文章，在白宮的壓力下和根據美國總統布什的指令，在沒有經過大法官批准的情況下，國家安全局對美國公民向國外通話進行監聽，以發現恐怖分子。白宮曾經要求時代雜誌不要發表這篇文章，認爲會妨礙抓捕恐怖分子，爲此文章晚發表了一年。
文章發表後引起國會議員和一些組織的強烈不滿，認爲違反了美國憲法，要求舉辦聽證會進行調查。白宮新聞祕書拒絕發表評論。2005年12月17日布什接受了8分鐘的電視採訪，承認他批准了對電話的監聽，他說是“爲了國家的安全”，美國人希望他能做“任何在我權力範圍內，在憲法和法律允許的條件下，保護他們和他們的自由”，他指責發表這篇文章的人“沒有經過允許發表會危害國家的安全，將我們的人民置於危險之中”。
參議員魯斯·費英古德在接受電視採訪時說：“他是布什總統，不是布什國王，這不是我們具有的和我們爲之奮鬥的政府體系。”“看起來布什政府以爲自己是凌駕於法律之上”。美國司法部開始調查信息泄露給時代週刊的來源。2006年5月10日《今日美國》報導NSA操作一個世界上最大的數據庫，收集了幾千萬人名、地址和其他信息。
設備
國安局亦開放了佔地逾六千平方米、每年印紙量達一億六千張的核戰密碼書印刷廠。爲了替美軍印製啓動核武用的密碼書，印刷廠平均每月會開動印製機四次，不過在九一年波斯灣戰爭期間印刷廠幾乎每天都要爲美軍趕印核武密碼書。核武密碼書是放在一個印有粉紅點的密封膠袋內，袋內注有空氣，如膠袋穿孔或粉紅點的設計有異，那部密碼書即告作廢。擁有這部密碼書的約有一千軍人。
國安局展出的其中一項新儀器，是數碼保安電話，其特點是能即時把用家的聲音或高速資料譯成密碼。其他展出的儀器，還包括一具能分辨眼睛虹膜、面孔、指印和聲音的保安儀器。事實上，國安局總部內到處都有提醒人們要注意保安的提示。在國安局的飯堂內，就貼有一張“禁止機密談話”的告示。
美國國家安全局還負責研製一些裝置，用於確保美國的通信機密不被敵人竊取，其中包括一種充當“門衛”的保安裝置。該裝置能精確地識別使用者的眼虹膜、臉和指紋特徵，電腦確認了其中的一項之後，使用者才被允許進入。其中，眼虹膜辨認法是最精確的辨認法。據技術人員介紹，該系統的臉部辨認法可分辨雙胞胎的臉部不同特徵。
美國國家安全局的全球通訊監視系統可以竊聽到全世界絕大多數的通訊，其系統可以自動分析通訊內容。如果內容包含有對美國安全不利的成分(比如恐怖襲擊等)，系統就會記錄下來，併發送給專門人員進行分析。還有，在我們頭上，也有衛星在每星期7×24小時不間斷的在爲安全局工作，不斷的進行着拍攝，分析，發送數據等等。
密碼設備一流，監聽設備甚多是NSA的主要特徵。NSA的主要任務是：通過偵察衛星和遍佈全世界的監聽站，截獲世界各國的無線電通訊信號，偵察各國的軍事動向，破譯各國的密碼;蒐集各國的信息資料，揭露潛伏間諜通信聯絡活動，爲美國政府提供各種加工整理的情報資料。它也負責爲國家研製密碼、新式通訊設備及通信安全設備。NSA擁有一流的設備，它的總部大樓里布滿了迄今爲止世界上最先進的高性能電子裝置，它使用的計算機能夠通過掃描，查找某些電話或交換機號碼，還能破譯密碼，通過密碼瞭解通信內容。它擁有的密碼破譯人員、語言學者、電子技術人員等多達6.8萬人。
在本部之外工作的NSA人員主要採用電子監聽和竊聽設備獲得原始情報資料。電子監聽又稱電訊接收，即利用先進的電子設備系統對有線、無線、微波等通訊信號進行截收、分析、破譯、處理。竊聽技術只適用於近距離，其竊聽器材種類繁多、製作精巧，有的像指甲蓋大小，有的甚至只有米粒大，令人防不勝防。比如美國生產的一種激光竊聽槍能在半英里之外將激光束髮射到要竊聽的目標玻璃上，根據室內談話時聲波輕微振動玻璃窗的原理，再用一個激光接收器接收由玻璃反射回來的激光而還原成聲音。海上情報船是NSA監聽的重要手段，該船上一般都載有高精密的設備，如電信接收機、傳感器、超遠距離照相機以及密碼破譯機等，可對海岸附近軍事情況進行監視，收集軍事情報。NSA還可以把一套複雜的電子竊聽系統僞裝成一段樹枝，幷包上樹皮，然後嫁接在敵對國某空軍基地的大樹上，這段電子樹枝可監聽到該基地的任何聲音，獲取新式飛機的通信聯絡密碼、各種型號雷達的絕密資料和駐紮戰機的戰略意圖。前蘇聯空軍某基地就曾經被美國電子樹枝監聽過。
機構遍佈全球祕密都想獲得NSA總部大樓裏的電子計算機儲備器能監聽100萬臺同時使用的電話。該局在本土及世界設有4120個監聽站和竊聽哨所。其中許多是設在國外的美國軍事基地內，有的設在艦艇、潛艇和飛機上，在太空中運行的200多顆各種衛星也擔負監聽任務。它設在倫敦北部門維斯山的一個監聽站，佔地300公頃，工作人員800多人，是當今世界上最大的電子監聽中心之一。
