Yol Bakım ve Onarım Müdürlüğünün öncelikli işi asfalt kaplama ve onarım çalışmalarıdır. Bu çalışmalar esas itibariyle şehir içindeki ana arterlerde ve sokaklarda gerçekleştirilmektedir. Yerel Yönetimler Kanununda yapılan değişiklikle Büyükşehir'in sınırlarının  genişlemesi, Yol Bakım ve Onarım Müdürlüğü'nün sorumlu olduğu yol uzunluğunu 1850 km'den 4500 km'ye çıkarmıştır. Müdürlük asfalt kaplama ve onarım çalışmalarını ihale kapsamında ve kendi ekipleriyle yürütmektedir. Çalışmalar profesyonel bir anlayışla ve dünya standartlarında gerçekleştirilmektedir.

Yolların daha modern bir görünüme kavuşmasını sağlamak için bordür ve tretuvar inşaatlarının yapımı da Yol Bakım ve Onarım Müdürlüğü faaliyet alanlarından biridir. Bu faaliyetler, modern şehircilik anlayışı gereği olarak yayaların ve özürlülerin güvenli ve rahat bir şekilde hareket etmelerini sağlamak gayesini de gütmektedir. Müdürlük, yollardaki yoğun trafik yükünü azaltmak için alınan UKOME (Ulaşım Koordinasyon Merkezi)-UTK kararları doğrultusunda yapılan kavşak düzenleme, alternatif yol yapımı ve yol genişletme çalışmalarını da uygulamaktadır.

Yol Bakım ve Onarım Müdürlüğü, İstanbul'da bulunan 60 bin baca ve ızgaranın kış aylarında yaşanan şiddetli yağışlarda bir sel felaketine meydan vermemesi için her yıl, düzenli olarak bakım onarım ve temizlik çalışmalarını yapmaktadır. Ayrıca yağmur suyu hatları, baca ve ızgaraların lokal yapım ve onarımlarının yanında, kotu düşük baca ve ızgaraları da yükselterek asfalt kotuna getirmektedir.

Araç ve yaya güvenliğini sağlamak amacıyla riskli  bölgelere yaya korkuluğu, çelik halat ve karayolu tipi oto-korkuluk uygulaması yapılmaktadır. Özellikle otoyol kenarlarına ve sahil yollarına yerleştirilen esnek çelik halatlı korkuluklar kontrolünü kaybeden vasıtaların  yoldan çıkmasını engellemekte, böylelikle can kaybının önüne geçilmektedir.

Kış aylarında şehir hayatının normal seyrinin devamı amacıyla Yol Bakım ve Onarım Müdürlüğü, kış şartlarıyla mücadele adı altında kar-buzlanma ve göllenme ile mücadele çalışmalarını AKOM koordinasyonunda yürütmektedir. Bu çalışmaların sağlıklı bir şekilde yürütülebilmesi için Jet-broom (kar kaplanı), 6*6 mercedes kamyon, greyder, vinç vb gibi araç ve iş makinalarından oluşan bir araç filosu bulunmaktadır. Bu çalışmalar sayesinde dünyanın önemli metropollerinden biri olan İstanbul'da yaşayanlar kış aylarını rahat geçirmektedir.

Yaya üst geçitleri ve köprülü kavşaklar trafiğin yoğun olduğu bölgelerde inşa edilmektedir. Trafik ışıkları yerine kurulan üst geçitler yaya güvenliğini sağlamanın yanında trafiğin sıkışmasına da engel olmaktadır. Ulaşım arterlerinin kesişme noktasında bulunan köprülü kavşaklar da İstanbullulara trafiğe takılmadan hızlı ve rahat seyahat sağlamaktadır. Yeni yapılan modern üst geçit (Gümüşyaka, Okmeydanı, Zeytinburnu) ve köprüler; özürlülerin güvenli ve rahat geçişlerine imkan tanımaktadır.

Işık kesme panelleri karşı yoldan gelen araçların, far  ışıklarının sürücü gözünü almasını engellemek için kullanılmaktadır. Bu amaçla çift şeritli yolun orta refüjündeki beton bariyer veya oto korkuluklara montaj edilerek görmeyi engelleyen direk ışıkların kırılması sağlanmaktadır. Göze direk gelerek görme mesafesini engelleyen araç ışıklarının kazalara sebep olması engellenir. Işık kesme panelleri araçların çarpmalarında sürücüye ve araca zarar vermeyecek esnekliktedir. Ayrıca madde olarak da yüzey yapısı ve rengi ışığı yansıtmayacak niteliktedir. Paneller gece kazalarının yoğun olduğu alanlarda, kullanılarak, sürücülerin güvenli yolculuk yapmaları hedeflenmektedir.

İstanbul'un en uzak köşesinde yer alan köylerde de teknolojinin sunduğu bütün imkanlar çerçevesinde hizmet sunulmaktadır. Köy yollarının yeniden yapılandırılmasından bakımına kadar bütün işler, Yol Bakım ve Onarım Müdürlüğü tarafından sağlanmaktadır. Büyük bir organizasyon gerektiren kış şartlarında köy yollarının açık kalmasını sağlamak ve kardan temizlemek modern araç ve teçhizatlar ile gerçekleştirilmektedir.

Yol Bakım ve Onarım Müdürlüğü; 2006 yılında inşaatına başladığı 4 km uzunluğunda 2*2 şeritli HABİBLER - ARNAVUTKÖY (Duble)yolunu 2007 yılı Haziran ayında tamamlamış olup vatandaşların kullanımına sunmuştur. 2007 yılı Ağustos ayında ise inşaatına başladığı 8,5 km uzunluğunda 2*2 şeritli TEM - HADIMKÖY Bağlantı yolunu 2008 yılı içerisinde tamamlamayı hedefliyor. 

Yol Bakım ve Onarım Müdürlüğü ayrıca, sosyal sorumluluk bilinciyle türdeş kuruluşlara lojistik destek sağlamaktadır. Bu amaçla tabi afetler durumlarında kamu kurum ve kuruluşlarıyla ortak hareket ederek araç-gereç ve malzeme temini konusunda kendilerine yardımcı olmaktadır.