Vanhan Vaasan sairaala tuottaa valtakunnallisia oikeuspsykiatrisia erityistason palveluja yhteistyössä sairaanhoitopiirien kanssa. Sairaalassa hoidetaan ensisijaisesti oikeuspsykiatrisia potilaita. Oikeuspsykiatrinen potilas on useimmiten syyllistynyt väkivaltarikokseen, hänet on todettu mielentilatutkimuksessa syyntakeettomaksi ja jätetty tuomioistuimessa rangaistukseen tuomitsematta. Terveyden- ja hyvinvoinnin laitos (THL) on sen jälkeen määrännyt hänet mielenterveyslain mukaiseen tahdosta riippumattomaan hoitoon. Sairaalassa tehdään mielentilatutkimuksia ja annetaan oikeuslaitoksen tarvitsemia lausuntoja.
Lisäksi hoidossa on ns. vaikeahoitoisia ja erittäin vaikeahoitoisia psykiatrisia potilaita, jotka on lähetetty valtion mielisairaalaan sairaanhoitopiirien aloitteesta, koska heidän hoitonsa kunnallisissa psykiatrisissa yksiköissä ei ole tarkoituksenmukaista.
Sairaalan toiminnassa keskeistä on hoidon laatu ja potilaiden sekä tutkittavien oikeusturvasta huolehtiminen. Potilaspaikkoja Vanhan Vaasan sairaalassa on 155. Potilaiden hoitojaksot ovat tavallisesti useamman vuoden mittaisia.
Vanhan Vaasan sairaalassa tehdään laajaa tieteellistä tutkimustyötä. Tutkimustyö painottuu hoidon sisällön ja laadun sekä oikeuspsykiatristen hoitokäytäntöjen kehittämiseen. Sairaalassa annetaan psykiatrian ja oikeuspsykiatrian erikoislääkärikoulutusta. Sairaala toimii myös hoitoalan opiskelijoiden käytännön työn harjoittelukenttänä.