ฝ่ายมาตรวิทยาอุณหภูมิและแสง มีหน้าที่รับผิดชอบในการจัดหา รักษา และพัฒนามาตรฐานแห่งชาติด้านอุณหภูมิและแสง เพื่อใช้ในการเชื่อมโยงค่าการวัดของปริมาณทางด้านอุณหภูมิ ความชื้น และแสง ที่เกิดขึ้นในประเทศให้สอดคล้องกับระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าระบบหน่วยเอสไอ  ทั้งนี้ เพื่อให้กระบวนการผลิตและการควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์และบริการต่าง ๆ ที่ต้องอาศัยการวัดเป็นไปตามมาตรฐานสากล  ผ่านทางกระบวนการสอบเทียบ และ/หรือ ทวนสอบของเครื่องมือวัดหรือมาตรฐานการวัดอ้างอิง/มาตรฐานใช้งาน โดยห้องปฏิบัติการสอบเทียบและทดสอบ สู่ผู้ประกอบการ ผู้บริโภค และผู้ใช้งานด้านการวัดทุกภาคส่วน นอกจากพันธกิจหลักดังกล่าวแล้ว ฝ่ายมาตรวิทยาอุณหภูมิและแสง ยังเข้าร่วมบูรณาการกับหน่วยงานทั้งภาครัฐและเอกชน เพื่อถ่ายทอดองค์ความรู้และเทคโนโลยีด้านมาตรวิทยาไปสู่ผู้ใช้ประโยชน์  โดยผ่านทางกิจกรรมต่าง ๆ เช่น ความร่วมมือทางวิชาการ การฝึกอบรม การประชุมเชิงปฏิบัติการ การให้คำปรึกษา โครงการห้องปฏิบัติการเครือข่าย ชมรมมาตรวิทยา สื่อความรู้ออนไลน์ ฯลฯ

ฝ่ายมาตรวิทยาทางอุณหภูมิและแสง ได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เพื่อร่วมขับเคลื่อนโครงสร้างพื้นฐานทางคุณภาพของประเทศให้เข้มแข็ง  อันเป็นปัจจัยสำคัญในการร่วมพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมของประเทศอย่างยั่งยืน