Naukowcy jądrowi pracują w środowisku akademickim, przemysłowym i medycznym, aby prowadzić badania nad najdrobniejszymi cząstkami fundamentalnymi znalezionymi w jądrach atomowych i wokół nich. Wielu naukowców specjalizuje się w fizyce teoretycznej, wykonując szczegółowe obliczenia, aby lepiej zrozumieć funkcję cząstek i przewidzieć ich zachowanie w hipotetycznych sytuacjach. Naukowiec jądrowy może również pracować w badaniach stosowanych, przeprowadzać eksperymenty i pomagać w opracowywaniu nowych technologii opartych na zasadach fizyki i chemii jądrowej. Dzięki odpowiedniemu wykształceniu i szkoleniu naukowcy jądrowi mogą znaleźć pracę między innymi na uniwersytetach, w laboratoriach, elektrowniach lub szpitalach.
Naukowiec jądrowy przeprowadza eksperymenty, prowadzi obserwacje i opracowuje wzory matematyczne, aby przyczynić się do zbiorowej wiedzy z zakresu fizyki cząstek elementarnych i chemii jądrowej. Profesjonaliści często specjalizują się w określonej dziedzinie nauki, takiej jak radioaktywność, rozpad, fuzja lub interakcje atomowe. Korzystając z uznanych metod naukowych, chemicy i fizycy jądrowi projektują wysoce szczegółowe, kontrolowane eksperymenty. W zależności od charakteru badań naukowiec może pracować w małym prywatnym laboratorium lub obiekcie, który zawiera akcelerator cząstek o długości wielu mil. W każdym otoczeniu naukowiec jądrowy musi być zorganizowany, obiektywny i dokładny w swoich badaniach, aby zapewnić znaczące wyniki.
Wielu naukowców jądrowych wykorzystuje swoją wiedzę i doświadczenie badawcze do opracowywania nowych technologii w medycynie i przemyśle. Naukowiec specjalizujący się w medycynie nuklearnej bada potencjalną rolę różnych radioizotopów w lekach, technologii obrazowania diagnostycznego i praktycznych technik leczenia. Naukowcy mogą również pomóc w opracowaniu nowych tworzyw sztucznych, stopów metali lub materiałów opakowaniowych w zakładzie produkcyjnym, manipulując związkami jonowymi i molekularnymi.
Wielu fizyków teoretycznych i eksperymentalnych pracuje jako profesorowie uniwersyteccy w pełnym lub niepełnym wymiarze godzin, aby pomóc przygotować następne pokolenie fizyków i chemików do ich kariery. Praca na uczelni daje również naukowcowi nuklearnemu źródło finansowania jego badań oraz dostęp do doskonałych obiektów i technologii. Ponadto ma wyraźną przewagę współpracując z wysoko wykwalifikowanymi profesorami z innych dyscyplin naukowych.
Osoba, która chce zostać naukowcem nuklearnym, zwykle musi uzyskać zaawansowany stopień naukowy z przedmiotu na akredytowanej uczelni. Naukowcy, którzy chcą pracować na stanowiskach badawczo-rozwojowych, mogą znaleźć pracę z tytułami magistra, chociaż osoby planujące projektowanie i prowadzenie niezależnych projektów badawczych zazwyczaj muszą posiadać stopień doktora. Ponadto wielu pełnych nadziei naukowców z laboratoriów klinicznych decyduje się uczęszczać do szkoły medycznej, aby zdobyć oficjalne uprawnienia doktora medycyny.
Nowi naukowcy w dowolnym otoczeniu zazwyczaj rozpoczynają swoją karierę jako asystenci lub współpracownicy. Opierają się na doświadczeniach zdobytych podczas kursów laboratoryjnych na studiach w celu opracowania eksperckich technik badawczych. Z doświadczeniem, naukowiec nuklearny zwykle dostaje więcej obowiązków i ma szansę zaprojektować własne badania.