Nell'ambito di un Accordo di Programma con il Ministero dello Sviluppo Economico l'ENEA conduce attività di ricerca e sviluppo su tematiche urgenti e strategiche, la cui ricaduta è a totale beneficio degli utenti del sistema elettrico nazionale. Le attività di ricerca svolte da ENEA si inseriscono in un contesto complessivo nazionale che prevede il concorso di altri Organismi ed Enti di Ricerca, in particolare di: CESI RICERCA, CNR, IPI.

L’ENEA è responsabile per legge del presidio scientifico e tecnologico in tema di energia nucleare; l’Ente promuove e svolge attività di ricerca di base e applicata, ivi inclusa la realizzazione di prototipi e l’industrializzazione di prodotti, nel settore delle tecnologie e delle applicazioni nucleari.

L'ENEA svolge ricerche sperimentali sui cambiamenti climatici e ricerche tecnologiche nell'ambito del Programma Nazionale di Ricerche in Antartide (PNRA), partecipa al Consorzio PNRA S.C.r.l. (insieme a CNR, OGS, INGV) con una quota societaria del 28%, coordina due dei dodici settori di ricerca del PNRA (Glaciologia e Tecnologia), è presente nella Commissione Scientifica Nazionale per l'Antartide.

Le attività di trasferimento tecnologico dell’ENEA, finalizzate ad accrescere la competitività del sistema economico italiano in un quadro di sviluppo sostenibile, si concretizzano in accordi su utilizzo di brevetti e condivisione di conoscenze scientifiche, costituzione di laboratori di ricerca, realizzazione di progetti di innovazione tecnologica, supporto alla creazione di imprese. L’ENEA è presente sul territorio nazionale con 12 Centri di Ricerca e 15 Punti di Iniziativa Locali (PIL).

L’ENEA fornisce supporto tecnico-scientifico a Ministeri, Regioni ed Enti Locali per: definizione di normative che richiedono specifiche conoscenze tecnico-scientifiche; scelte di politica energetica; definizione di scenari ambientali, socio-economici e sanitari derivanti da insediamento di sistemi energetici e industriali, cambiamenti climatici, erosione delle coste e dissesto idrogeologico; valutazione e diagnostica degli inquinanti atmosferici; bonifica di siti.

L’offerta formativa dell'ENEA riguarda scuole, imprese e università, in ambiti quali energia, ambiente, tecnologie innovative per l’agro-industria, materiali, ecc., con il supporto finanziario di Unione Europea, Ministeri, Regioni, Enti locali e privati; la formazione comprende master, IFTS (Formazione Tecnica Integrata Superiore), seminari, stage, borse di studio, tirocini formativi, e-learning. I laboratori dell’ENEA possono fornire una qualificata integrazione dell’attuale offerta del mercato della formazione in Italia.

In tema di radioprotezione l’ENEA detiene competenza e capacità di intervento uniche e può rispondere a esigenze derivanti non solo dal settore nucleare; l’Istituto di Radioprotezione ENEA partecipa al progetto europeo ORAMED (Optimization of RAdiation Protection of MEDical staff) rivolto all’ambito sanitario, che registra le maggiori dosi individuali e il maggiore contributo alla dose collettiva media mondiale. L’ENEA svolge per legge attività di sorveglianza fisica di radioprotezione.

L’ENEA deve, per legge, assicurare le condizioni per l’affidabilità della misura delle radiazioni ionizzanti in tutti i settori di interesse: radioterapia, radiodiagnostica medica, radioprotezione in campo ambientale e ospedaliero e nella ricerca scientifica; si deve occupare di procedure e prove per omologazione e taratura di strumenti di misura; partecipa alla Commissione tecnico-consultiva della Presidenza del Consiglio dei Ministri per la sicurezza nucleare e la protezione sanitaria.

L’ENEA dispone di un servizio che gestisce, a livello nazionale, rifiuti radioattivi di origine non elettro-nucleare e di media e bassa attività attraverso raccolta, trasporto, caratterizzazione, immagazzinamento, trattamento-condizionamento e, per radioattività residuale irrilevante, smaltimento in esenzione. Gli altri rifiuti sono trattati e conservati in deposito in attesa del Sito nazionale di smaltimento. L’Ente indirizza, coordina, supervisiona e pianifica le attività, stabilisce tipologia di rifiuti conferibili e modalità di confezionamento e trasporto.

L'ENEA effettua la ricognizione e l’analisi di tutti gli atti, le iniziative e le attività regionali e locali in tema di energia e ambiente. Le informazioni, che provengono da fonti ufficiali delle Pubbliche Amministrazioni, sono rese disponibili nel sito web dell’Osservatorio Politiche energetico-ambientali Regionali e locali, classificate per argomenti, Regioni e altre Amministrazioni.

Nell'ambito delle proprie attività l'ENEA mette a punto e rende disponibili specifici strumenti per analisi e valutazioni a supporto di chi opera, Enti pubblici e privati, nei campi dell'energia, dell'ambiente e dell’innovazione.