O STF atua como guardião da Constituição Federal de 1988, competindo-lhe processar e julgar, originariamente ou em grau de recurso, as causas que envolvam matéria constitucional. Entre suas principais atribuições estão o controle concentrado de constitucionalidade, por meio de ações como a Ação Direta de Inconstitucionalidade (ADI), a Ação Declaratória de Constitucionalidade (ADC), a Arguição de Descumprimento de Preceito Fundamental (ADPF) e a Ação Direta de Inconstitucionalidade por Omissão (ADO).
A Corte também julga, em última instância, recursos extraordinários interpostos contra decisões de Tribunais Regionais Federais e Tribunais de Justiça estaduais, quando a causa envolver questão constitucional. Dessa forma, o STF uniformiza a interpretação da Constituição em todo o território nacional, garantindo segurança jurídica e coesão ao ordenamento.
Além disso, o STF possui competências privativas, como processar e julgar o Presidente da República, o Vice-Presidente, os membros do Congresso Nacional, os próprios ministros do STF e o Procurador-Geral da República nos crimes de responsabilidade, bem assim os mandados de segurança e habeas corpus contra atos de autoridades da alta administração federal.