เพื่อให้การดำเนินงานของกลุ่มโรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัยบรรลุตาม วิสัยทัศน์ พันธกิจ อุดมการณ์และเป้าหมาย จึงกำหนดภารกิจของกลุ่มโรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณ ราชวิทยาลัยตามมติคณะรัฐมนตรี ดังนี้

1. เป็นโรงเรียนที่จัดการศึกษาด้วยหลักสูตรเฉพาะสำหรับ ผู้มีความสามารถพิเศษด้านคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 - 6 ในลักษณะโรงเรียนประจำ

2. เป็นโรงเรียนที่รับนักเรียนผู้มีความสามารถพิเศษในพื้นที่บริการ โดยเน้นการให้โอกาส นักเรียนผู้มีศักยภาพสูงด้านคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ที่กระจายอยู่ในทุกภูมิภาคของประเทศ

3. เป็นโรงเรียนที่เน้นคุณภาพ ไม่เน้นปริมาณ

4. เป็นโรงเรียนต้นแบบของภูมิภาค

5. เป็นโรงเรียนที่ต้องพัฒนาตนเองให้มีคุณภาพระดับเดียวกับโรงเรียนวิทยาศาสตร์ชั้นนํา ของนานาชาติ

6. เป็นโรงเรียนที่เป็นศูนย์การพัฒนาวิทยาศาสตร์ศึกษาในส่วนภูมิภาค (Regional Science Education Hub) เพื่อให้บริการวิชาการและยกระดับคุณภาพการศึกษาด้านการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยีให้กับโรงเรียนอื่น ๆ ในพื้นที่บริการ

1. เพื่อให้นักเรียนเห็นคุณค่าของตนเอง มีวินัยในตนเอง ปฏิบัติตามหลักธรรมของพระพุทธศาสนาหรือศาสนาที่ตนนับถือ มีคุณธรรมจริยธรรม มีบุคลิกภาพที่ดีและมีความเป็นผู้นำ

2. เพื่อให้นักเรียนรักการเรียนรู้ การอ่าน การเขียน การค้นคว้า อย่างเป็นระบบ มีความรอบรู้ และบูรณาการความรู้ได้

3. เพื่อให้นักเรียนมีจิตสำนึกในเกียรติภูมิของความเป็นไทย มีความเข้าใจและภูมิใจในประวัติศาสตร์ของชาติ มีความรักและความภูมิใจในชาติบ้านเมืองและท้องถิ่น เป็นพลเมืองดี ยึดมั่นในการปกครองระบอบประชาธิปไตยอันมีพระมหากษัตริย์เป็นประมุข

4. เพื่อให้นักเรียนมีจิตสำนึกในการอนุรักษ์ภาษาไทย ศิลปวัฒนธรรมไทย ประเพณี และภูมิปัญญาไทย ตลอดจนอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม มีเจตคติที่ดีต่อเพื่อนร่วมโลกและธรรมชาติ

5. เพื่อให้นักเรียนมีจิตมุ่งที่จะทำประโยชน์และสร้างสิ่งที่ดีงามให้กับสังคม มีความรับผิดชอบต่อสังคมต้องการตอบแทนบ้านเมืองตามความสามารถของตนอย่างต่อเนื่อง

6. เพื่อให้นักเรียนมีสุขภาพอนามัยที่ดี รักการออกกำลังกาย รู้จักดูแลตนเองให้เข้มแข็งทั้งกายและใจ

7. เพื่อให้มีหลักสูตรและการจัดการเรียนรู้ด้านคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์อย่างลึกซึ้งในระดับเดียวกันกับนักเรียนของโรงเรียนวิทยาศาสตร์ชั้นนำของนานาชาติ

8. เพื่อให้มีการจัดการเรียนการสอนที่เน้นกระบวนการคิดวิเคราะห์ สังเคราะห์ คิดริเริ่มสร้างสรรค์มีจิตวิญญาณของความเป็นนักวิจัย นักประดิษฐ์ นักคิดค้นและนักพัฒนานวัตกรรมด้านคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในระดับเดียวกับนักเรียนของโรงเรียนวิทยาศาสตร์ชั้นนำของนานาชาติ

9. เพื่อให้มีการจัดกระบวนการเรียนรู้ให้มีความรู้และทักษะการใช้ภาษาต่างประเทศและเทคโนโลยีสารสนเทศได้อย่างมีประสิทธิภาพในระดับเดียวกันกับนักเรียนของโรงเรียนวิทยาศาสตร์ชั้นนำของนานาชาติ

10. เพื่อพัฒนาครูและบุคลากรทางการศึกษาในการจัดการศึกษาสำหรับนักเรียนที่มีความสามารถพิเศษด้านคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี

11. เพื่อพัฒนาระบบสนับสนุน การบริหารจัดการและภาคีเครือข่าย

กลยุทธ์ที่ 1 พัฒนากระบวนการสรรหานักเรียนที่มีศักยภาพสูงหรือมีความสามารถพิเศษด้าน คณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์

กลยุทธ์ที่ 2 ส่งเสริมการบริหารและจัดการศึกษาที่มุ่งเน้นความเป็นเลิศด้านคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีในลักษณะโรงเรียนประจำ

กลยุทธ์ที่ 3 ส่งเสริมและพัฒนาศักยภาพครู บุคลากร และนักเรียนให้มีทักษะความรู้ขั้นสูงและคุณลักษณะนักวิจัย นักประดิษฐ์คิดค้นและนักพัฒนานวัตกรรม

กลยุทธ์ที่ 4 ส่งเสริมและพัฒนาคุณภาพโรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัยให้เป็น ต้นแบบและสามารถขยายผลองค์ความรู้ด้านการจัดการเรียนการสอนคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และ เทคโนโลยีในวงกว้างได้

กลยุทธ์ที่ 5 ส่งเสริมความร่วมมือกับสถาบันการศึกษา และหน่วยงานทั้งในและต่างประเทศเพื่อพัฒนาคุณภาพการศึกษา