Le Conseil constitutionnel effectue un contrôle de constitutionnalité des lois et des traités internationaux.

Ce contrôle est obligatoire pour les règlements de l'Assemblée nationale et du Sénat, les lois organiques et, depuis la révision constitutionnelle de juillet 2008, pour les propositions de lois prévues à l’article 11 (référendum d'initiative partagée) avant qu’elles ne soient soumises à référendum. "Les lois organiques, avant leur promulgation, les propositions de loi mentionnées à l'article 11 avant qu'elles ne soient soumises au référendum, et les règlements des assemblées parlementaires, avant leur mise en application, doivent être soumis au Conseil constitutionnel, qui se prononce sur leur conformité à la Constitution" (article 61).

Le contrôle de constitutionnalité est facultatif pour les lois ordinaires et pour les traités internationaux. Pour les lois ordinaires, le Conseil constitutionnel peut être saisi par le président de la République, le Premier ministre, le président de l'Assemblée nationale, le président du Sénat ou soixante députés ou soixante sénateurs (article 61 alinéa 2). Une saisine du Conseil constitutionnel suspend le délai de promulgation du texte (article 61 alinéa 4). 

Ce contrôle s'exerce a priori, c'est-à-dire avant la promulgation des lois.

Depuis la révision constitutionnelle du 23 juillet 2008, le Conseil peut également être saisi, sur renvoi du Conseil d’État ou de la Cour de cassation, afin d'effectuer un contrôle a posteriori. Cette mesure permet à tout citoyen impliqué dans un procès, de réclamer qu'un nouveau contrôle de constitutionnalité soit fait sur une disposition législative dont il estime qu'elle porte atteinte aux droits et libertés garantis par la Constitution. Cette voie de saisine exceptionnelle prend la forme d'une question prioritaire de constitutionnalité (article 61-1). 

Les décisions du Conseil constitutionnel font autorité. Ainsi, une disposition déclarée inconstitutionnelle dans le cas d'un contrôle a priori ne peut être ni promulguée, ni mise en application (article 62). Dans le cas d'une QPC, elle est abrogée. 

Les articles 58 à 60 de la Constitution définissent le rôle du Conseil constitutionnel en matière de contrôle de la régularité des élections : 

• "Le Conseil constitutionnel veille à la régularité de l'élection du président de la République. Il examine les réclamations et proclame les résultats du scrutin." (article 58). Il est notamment chargé de recueillir les parrainages, établir la liste des candidats, assurer la surveillance des opérations de vote et proclamer les résultats ; 
• "Le Conseil constitutionnel statue, en cas de contestation, sur la régularité de l'élection des députés et des sénateurs." (article 59). Il peut annuler les élections (voire réformer la proclamation des résultats) lorsque la régularité du scrutin est en cause ou déclarer l'inéligibilité d'un candidat (en cas de dépassement du plafond de dépenses électorales, par exemple) ; 
• "Le Conseil constitutionnel veille à la régularité des opérations de référendum prévues aux articles 11 et 89 et au titre XV. Il en proclame les résultats" (article 60). 

Ainsi, toute opération électorale à l'échelle nationale fait l'objet d'un contrôle du Conseil constitutionnel qui confirme, ou non, sa validité. 

De manière beaucoup plus exceptionnelle, le Conseil constitutionnel est amené à émettre des avis et à constater l’existence de certaines situations.

Par exemple, le président de la République doit consulter le Conseil constitutionnel lorsqu’il décide d’exercer les pouvoirs exceptionnels que lui confère l’article 16 de la Constitution (l’avis du Conseil est publié au Journal officiel). Les mesures prises dans le cadre de l’article 16 requièrent l’avis préalable du Conseil. Depuis juillet 2008, l’article 16 prévoit que, après trente jours d’exercice des pouvoirs exceptionnels, le Conseil peut être saisi par le président de l’Assemblée nationale ou du Sénat ainsi que par soixante députés ou sénateurs aux fins d’examiner si les conditions requises par la Constitution pour recourir à ces pouvoirs demeurent réunies ; il procède de plein droit à cet examen au bout de soixante jours.

Par ailleurs, le gouvernement consulte le Conseil constitutionnel sur les actes préparatoires à l’organisation du scrutin pour l’élection présidentielle et le référendum.

Le Conseil constitutionnel est aussi amené à se prononcer en cas de vacance ou empêchement du pouvoir présidentiel : il constate le caractère définitif de cette situation et peut convoquer de nouvelles élections, d'après l'article 7 de la Constitution.