แขวงทางหลวงอุทัยธานี เป็นหน่วยงานส่วนภูมิภาคสังกัดกรมทางหลวง กระทรวงคมนาคม มีภารกิจหลักในการพัฒนาโครงข่ายทางหลวง บำรุงรักษา และอำนวยความปลอดภัยบนทางหลวงแผ่นดินในพื้นที่จังหวัดอุทัยธานี เพื่อให้ประชาชนสัญจรได้อย่างสะดวก รวดเร็ว และได้มาตรฐาน

อำนาจหน้าที่และภารกิจหลักที่สำคัญ ประกอบด้วย 5 ด้านหลัก ได้แก่
1. งานบำรุงรักษาทางหลวง
2. ซ่อมบำรุงและปรับปรุงผิวจราจรให้อยู่ในสภาพดีและพร้อมใช้งานอยู่เสมอ รวมถึงการจัดการและทำความสะอาดเขตทางหลวงเพื่อความปลอดภัยงานอำนวยความปลอดภัย
3. ติดตั้งและปรับปรุงเครื่องหมายจราจร สัญญาณไฟ ป้ายเตือน และภูมิทัศน์ เพื่อลดอุบัติเหตุและอำนวยความสะดวกแก่ผู้ใช้ทางงานก่อสร้างและพัฒนา
4. ดำเนินการก่อสร้างโครงการขนาดเล็ก พัฒนาและขยายเส้นทางเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการจราจรและการขนส่งการบริหารจัดการเขตทางหลวง: ตรวจตราและดูแลมิให้มีการบุกรุกเขตทางหลวง ควบคุมน้ำหนักรถบรรทุก และให้บริการขออนุญาตทำทางเชื่อมหรือขอระวังชี้แนวเขตทางหลวงบริการข้อมูลและช่วยเหลือประชาชน
5. บริการข้อมูลเส้นทาง ให้ความช่วยเหลือผู้ประสบภัยหรือเหตุฉุกเฉินบนท้องถนน และรับเรื่องร้องเรียนจากผู้ใช้ทาง