יחידת הפיקוח והאכיפה אחראית לאכיפת החוקים, התקנות, הצווים וההוראות הקשורים לדלק ולגפ"מ. תפקידי היחידה כוללים פיקוח על תחנות הדלק (לרבות פעולה נגד תחנות וספקי דלק בלתי חוקיים), מחירים, שילוט ושירות עצמי, בדיקת איכות הדלק ועמידתו בתקן, בטיחות ושימוש בגפ"מ (גז בישול), רישוי ספקים חדשים וחידוש רישיונות של ספקים קיימים.
איכות הדלק בתחנות ובמסופי התדלוק נבדקת דרך קבע על ידי פקחי המשרד, הן באופן שוטף והן בעקבות תלונות ודיווחים של צרכנים וגורמים אחרים. דגימת הדלק מועברת בצורה אנונימית למעבדה לבדיקת עמידתן בתקן.תהליך הבדיקה מתאפיין באמינות גבוהה ובאמצעי אבטחה קפדניים.
במקרה שבדגימה נמצאו חריגות מהתקן, נערכת בדיקה חוזרת ובסיומה מופקת חוות דעת מקצועית. הממצאים מועברים למינהל הדלק לגביית עדויות ולחקירה מקיפה של כל הגורמים המעורבים (מנהלי חברת הדלק, מנהל התחנה ועובדיה, נהג המיכלית, צוות מסוף הדלק וכד'), על מנת לאתר את האחראים ולהעמידם לדין.
פיקוח על איכות הדלק
החל משנת 2008 מחייב 
חוק הפעלת רכב את תחנות הדלק להתקשר בהסכם עם מעבדות מאושרות לביצוע בדיקות תקן מדגמיות. המעבדה נוטלת מדי שנה 6 דגימות (3 בנזין ו-3 סולר) מכל תחנה, והתחנה נושאת בעלות הבדיקה. תחנה שנמצא בה דלק שאינו עומד בדרישות התקן חייבת להפסיק את המכירה מן המיכל בו התגלה הדלק שאינו תקני ו לפנות את הדלק מהמיכל. רק לאחר בדיקת איכות המלאי החדש ניתן אישור לחידוש המכירה.
חותם אלקטרוני
במסגרת המאבק הבלתי מתפשר של המשרד במכירת דלק בלתי תקני, התקין שר התשתיות הלאומיות צו המטיל חובות שונות על מפעילי שרשרת האספקה לתחנות הדלק, שנועדו למנוע את הגעת הדלק הבלתי תקני לתחנה ואת הספקתו לצרכן.
בין השאר חייבת כל מיכלית המובילה דלק ממתקן הניפוק לתחנת הדלק להתקין חותם אלקטרוני. החותם מאפשר מעקב אחר מילוי וריקון המיכלית, ומונע אפשרות לפתיחת מיכל הדלק ללא ידיעת בעל התחנה. כמו כן מסייע החותם לחברות הדלק במלחמתן בגניבת דלק.
החותם חייב לעבור אישור של מינהל הדלק. לצורך כך יש להגיש טופס בקשה מפורט שבסופו תקבל החברה אישור ממינהל הדלק על התאמת החותם לדרישות התקן.
בינואר 2011 בחן ואישר מינהל הדלק חותם מתוצרת חברת HGT שנבדק על ידי המעבדה בטכניון ומשרד התחבורה. בהתאם לצו, כפי שתוקן בינואר 2011, חובת השימוש בחותם אלקטרוני תחל שנה וחצי מיום שפורסם אישורו של חותם.