Les missions principales du centre sont d'offrir une bonne connexion réseau (internet, intranet, ...) et une haute disponibilité du système d'information. En conséquence, il est possible de déployer différentes applications logicielles pour les tâches essentielles à l'activité métier des clients. Parmi ces applications, on retrouve des gestionnaires de bases de données, des serveurs de fichiers et des serveurs d'applications.
Le but principal d'un centre de traitement de données est d'exécuter des applications qui traitent des données essentielles au fonctionnement d'une société. Ces applications peuvent être conçues et développées en interne par l'entreprise cliente ou par un fournisseur de progiciel de gestion d'entreprise. Il peut s'agir typiquement de ERP et CRM.
Souvent, ces applications sont réparties dans plusieurs ordinateurs, chacun exécutant une partie de la tâche. Les composantes les plus habituelles sont des systèmes de gestion de base de données, des serveurs de fichiers, des serveurs d'applications, des middleware.
Les communications à l'intérieur d'un centre se font maintenant presque exclusivement par protocole Internet. Il contient donc des routeurs, des commutateurs et tout autre équipement qui permet d'assurer la communication entre les serveurs et le monde extérieur. La redondance est parfois obtenue en faisant usage de multiples équipements réseau de marques différentes.
Quelques serveurs servent à fournir aux utilisateurs de la société les services Internet et Intranet de base dont ils ont besoin : courriel, proxy, DNS, fichiers, etc.
Des équipements de sécurité réseau y sont aussi présents : pare-feu, VPN, systèmes de détection d'intrusion, etc. ainsi que des systèmes de monitoring du réseau et de certaines applications.
Les services informatiques des grandes entreprises sont généralement implantés dans des centres de traitement de données, dédiés ou mutualisés. Les plus gros centres dans le monde sont ceux des géants de l'internet comme Google, qui utilise des infrastructures modulaires basées sur des containers qui peuvent héberger jusqu'à 1 160 serveurs (voir Plateforme Google), ou Facebook qui a étendu son centre de traitement de Prineville dans l'Oregon. Amazon a lui aussi implanté son centre de tratement dans l'Oregon compte-tenu du faible coût de l'énergie dans cet état. Des sociétés comme Microsoft ou Apple investissent des sommes considérables dans ces infrastructures ainsi que Twitter. Les enjeux principaux des centres de traitement concernent l'efficacité énergétique.