Branduoliniai mokslininkai dirba akademinėje, pramoninėje ir medicinos aplinkoje, kad atliktų smulkiausių pagrindinių dalelių, randamų atomų branduoliuose ir aplink juos, tyrimus. Daugelis mokslininkų specializuojasi teorinėje fizikoje, atlieka išsamius skaičiavimus, kad geriau suprastų dalelių funkciją ir nuspėtų jų elgesį hipotetinėse situacijose. Branduolinis mokslininkas taip pat gali dirbti taikomųjų tyrimų srityje, atlikti eksperimentus ir padėti kurti naujas branduolinės fizikos ir chemijos principais pagrįstas technologijas. Turėdami atitinkamą išsilavinimą ir mokymą, branduolinės energetikos mokslininkai gali įsidarbinti universitetuose, laboratorijose, elektrinėse ar ligoninėse ir daugelyje kitų įstaigų.
Branduolinės energetikos mokslininkas atlieka eksperimentus, atlieka stebėjimus ir kuria matematines formules, kad prisidėtų prie kolektyvinių dalelių fizikos ir branduolinės chemijos žinių. Profesionalai dažnai specializuojasi tam tikroje studijų srityje, pavyzdžiui, radioaktyvumo, skilimo, sintezės ar atominės sąveikos srityse. Naudodami nusistovėjusius mokslinius metodus, branduoliniai chemikai ir fizikai kuria labai detalius, kontroliuojamus eksperimentus. Priklausomai nuo tyrimo pobūdžio, mokslininkas gali dirbti nedidelėje privačioje laboratorijoje arba objekte, kuriame yra mylių ilgio dalelių greitintuvas. Bet kokioje aplinkoje branduolinės energijos mokslininkas turi būti organizuotas, objektyvus ir nuodugnus, kad būtų užtikrintas reikšmingas rezultatas.
Daugelis branduolinės energijos mokslininkų savo žinias ir mokslinių tyrimų patirtį taiko kurdami naujas technologijas medicinoje ir pramonėje. Branduolinėje medicinoje besispecializuojantis mokslininkas tiria galimus skirtingų radioizotopų vaidmenis medicinoje, diagnostinės vaizduotės technologijas ir praktinius gydymo metodus. Mokslininkai taip pat gali padėti sukurti naujus plastikus, metalų lydinius ar pakavimo medžiagas gamybos įmonėje, manipuliuodami joniniais ir molekuliniais junginiais.
Daug teorinių ir eksperimentinių fizikų dirba universiteto profesoriais visą arba ne visą darbo dieną, kad padėtų paruošti naujos kartos fizikus ir chemikus savo karjerai. Darbas kolegijoje taip pat suteikia branduolinės energetikos mokslininkui finansavimo šaltinį savo tyrimams ir prieigą prie puikių įrenginių ir technologijų. Be to, jis arba ji turi aiškų pranašumą, nes dirba kartu su aukštos kvalifikacijos kitų mokslo krypčių profesoriais.
Asmuo, norintis tapti branduolinės energijos mokslininku, paprastai turi įgyti aukštąjį dalyko laipsnį akredituotoje kolegijoje. Mokslininkai, norintys dirbti mokslinių tyrimų ir plėtros pareigose, gali susirasti darbą su magistro laipsniais, nors žmonėms, planuojantiems kurti ir vykdyti nepriklausomus mokslinių tyrimų projektus, paprastai reikia turėti daktaro laipsnį. Be to, daugelis vilčių teikiančių klinikinių laboratorijų mokslininkų pasirenka lankyti medicinos mokyklą, kad gautų oficialius medicinos daktaro pažymėjimus.
Nauji mokslininkai bet kokioje aplinkoje paprastai pradeda savo karjerą kaip padėjėjai ar bendradarbiai. Jie remiasi patirtimi, įgyta per laboratorinius kursus kolegijoje, kurdami ekspertų tyrimų metodus. Turėdamas patirties, branduolinės energetikos mokslininkas paprastai uždirba daugiau pareigų ir gauna galimybę pačiam planuoti savo studijas.