Aplicaciones de las radiaciones a los sectores industria, salud y agropecuario: Junto con los sectores industrial, de salud y agropecuario, el ININ desarrolla nuevas técnicas de procesamiento, producción o análisis que repercutan directamente en el beneficio de la población. Este es el caso del desarrollo de radiofármacos para la medicina nuclear, en la generación de nuevas variedades agrícolas por medio de la mutagénesis, el empleo de radiotrazadores para detección de fugas y en aplicaciones de preservación y tratamiento de variedades agrícolas entre otras.

Aplicaciones de los aceleradores de partículas: El ININ cuenta con este tipo de instalaciones para realizar Investigación en la física de las partículas de alta energía y sus interacciones con la materia. Esto permite utilizar técnicas analíticas atómicas para identificar contaminantes, examinar piezas arqueológicas y estudiar muchos otros materiales en diferentes disciplinas científicas.

Ciencias nucleares: El ININ genera nuevo conocimiento a través de investigaciones básicas y aplicadas sobre las reacciones nucleares. Se busca desarrollar nuevas técnicas o mejorar las existentes dirigidas a nuevos métodos de análisis, productos o servicios en relación con los núcleos átomos.

Ecología y protección del medio ambiente: Contar con el personal capacitado, instalaciones y equipo altamente especializado para la realización de estudios relacionados con la calidad del aire y el rastreo y determinación de contaminantes en la atmósfera, en aguas y en suelos aplicando técnicas nucleares, como el análisis por activación neutrónica (AAN) o técnicas PIXE (Proton Induced X-ray Emission), RBS (Rutherford Backscattering Spectroscopy) y NRA (Nuclear Reaction Analysis).

Fuentes energéticas: Investigación y desarrollo en el aprovechamiento óptimo de las fuentes de energía convencional. El ININ realiza investigación para el aprovechamiento sustentable de fuentes alternas de energía, como el hidrógeno.

Gestión de desechos radiactivos: El ININ posee instalaciones para disponer en forma segura de los materiales nucleares y radiactivos sobrantes de los procesos de investigaciones, industriales y de las aplicaciones en medicina, asegurando su disposición final y la debida protección al medio ambiente.

Materiales nucleares y radiactivos: Gracias al personal, conocimiento e instalaciones, el ININ se ha consolidado como centro de entrenamiento y capacitación en la manipulación, aseguramiento, estudio y resguardo de materiales nucleares y radiactivos. el manejo de dichos materiales.

Química y Radioquímica: El ININ cuenta con los laboratorios equipados y con el personal calificado en el procesamiento químico de sustancias radiactivas para la realización de investigaciones acerca de las propiedades y aplicaciones tecnológicas de estas sustancias.

Radiobiología y genética: El propósito es realizar investigación básica y aplicada sobre el comportamiento y afectación de los organismos biológicos sujetos a radiaciones nucleares, con el objeto de establecer los niveles de daño sufrido en las estructuras biológicas internas como, por ejemplo, en la cadena del DNA, además de estudiar los efectos en la producción de radicales libres y establecer los criterios que permitan extrapolar estos conocimientos en organismos superiores.

Seguridad Nuclear y radiológica: El ININ es un referente a nivel nacional y regional en la asesoría para la implantación de las medidas adecuadas de manipulación y resguardo de materiales nucleares y radiactivos, de la seguridad para el traslado a través del país y en el manejo de contingencias para la protección a la población y medio ambiente.

Tecnología de reactores nucleares: Especialistas del ININ participan activamente con la comunidad internacional en el desarrollo de los reactores nucleares de cuarta generación, así como de realizar investigación básica para el aprovechamiento de la energía nuclear de fusión.