A investigação e punição de condutas anticompetitivas praticadas por empresas e indivíduos é a prioridade do Sistema Brasileiro de Defesa da Concorrência. São exemplos de condutas que podem ser punidas nos termos do art. 20 da Lei no. 8.884/94 a fixação de preços ou condições de venda entre concorrentes (cartel), acordos de exclusividade, discriminação de preços, venda casada, recusa de negociação, prática de preços predatórios e destruição de matérias primas (açambarcamento).  É importante ressaltar que a existência de estruturas concentradas de mercado, como monopólios ou oligopólios, em si, não é ilegal do ponto de vista concorrencial. O que ocorre é que nesses casos há maior probabilidade de exercício de poder de mercado e, portanto, maior potencial de ocorrência de condutas anticompetitivas.

A SDE pode iniciar as investigações por iniciativa própria ou a partir de representação de quaisquer interessados, podendo aplicar, inclusive, medidas preventivas para evitar danos irreparáveis ou de difícil reparação aos mercados afetados, nos termos do art. 52 da Lei nº 8.884/94. Além disso, a SDE, por meio da Advocacia-Geral da União, pode obter autorização judicial para proceder a operações de busca e apreensão de documentos e materiais relevantes para suas investigações. Após a devida instrução, que se dá em processo administrativo no qual se asseguram o direito ao contraditório e à ampla defesa, a SDE emite parecer não vinculativo, no qual se manifesta pela procedência ou não da denúncia e encaminha o feito ao julgamento do CADE. A este cabe decidir se restou caracterizada a infração à ordem econômica, aplicando eventuais medidas cabíveis, tais como multas (de 1 a 30% do faturamento anual da empresa), publicação da decisão em jornais de grande circulação e proibição de contratar com o poder público, dentre outras medidas.