El Pla d'Acció Anual és l'instrument de planificació de l'Agència que recull les activitats a realitzar en l'any corresponent per assolir els seus objectius. S'estructura al voltant de sis eixos d'vertebradors d'actuació: Consolidació i desenvolupament estructural de l'Agència, Gestió dels instruments de finançament, Avaluació cientificotècnica, Seguiment de les ajudes, Gestió de convenis i la Comunicació, difusió i representació en fòrums de I+D. A través d'aquests eixos, es descriuen totes les actuacions previstes. Per tal de quantificar el grau de compliment, s'inclou per a cada activitat una estimació de la càrrega de treball, l'indicador sobre la càrrega real i l'objectiu proposat de realització en l'any en curs. La seva regulació ve determinada en l'article 15 de la Llei 28/2006, de 18 de juliol, d'agències estatals per a la millora dels serveis públics, i en l'article 23 de l'Estatut de l'Agència Estatal d'Investigació. Els Plans d'Acció Anual són aprovats pel Consell Rector de l'Agència en el mes de gener.