परमाणु ऊर्जा विभाग (प.ऊ.वि.) की स्थापना 3 अगस्त, 1954 को एक राष्ट्रपति के आदेश के माध्यम से प्रधान मंत्री के प्रत्यक्ष प्रभार के तहत की गई थी। इस आदेश के अनुसार, सरकार के सभी व्यवसाय परमाणु ऊर्जा अधिनियम, 1948 (1948 का XXIX) के तहत परमाणु ऊर्जा और केंद्र सरकार के कार्यों से संबंधित भारत को परमाणु ऊर्जा विभाग में लेनदेन करने का निर्देश दिया गया था।
परमाणु ऊर्जा के शांतिपूर्ण उपयोग के लिए अनुसंधान और विकास ने वर्ष 1958 तक महत्वपूर्ण और तीव्र प्रगति की थी। परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम का विस्तार तदनुसार, पूर्ण कार्यकारी और वित्तीय शक्तियों के साथ परमाणु ऊर्जा आयोग की स्थापना 1 मार्च, 1958 के एक संकल्प के माध्यम से सरकार द्वारा की गई थी। परमाणु ऊर्जा आयोग परमाणु ऊर्जा विभाग की नीति तैयार करने के लिए जिम्मेदार है।
प.ऊ.वि. परमाणु ऊर्जा के बिजली और गैर-बिजली अनुप्रयोगों से संबंधित सभी क्षेत्रों को शामिल करता है। विभाग के पास परमाणु ऊर्जा प्रौद्योगिकी के विकास का जनादेश है जिसमें यूरेनियम संसाधनों और परमाणु खनिजों की खोज, पहचान और प्रसंस्करण, परमाणु ईंधन का निर्माण, भारी पानी का उत्पादन, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का निर्माण और संचालन, परमाणु ईंधन पुनर्संसाधन और अपशिष्ट प्रबंधन शामिल हैं। प.ऊ.वि. फास्ट रिएक्टर और फ्यूजन प्रौद्योगिकियों, त्वरक और लेजर प्रौद्योगिकी, उन्नत इलेक्ट्रॉनिक्स और इंस्ट्रूमेंटेशन, सामग्री विज्ञान, जैविक विज्ञान आदि के अनुसंधान और विकास के लिए भी जिम्मेदार है। परमाणु ऊर्जा के गैर-बिजली अनुप्रयोगों के हिस्से के रूप में, विभाग स्वास्थ्य देखभाल, खाद्य और कृषि, उद्योग और पर्यावरण के लिए आइसोटोप और विकिरण प्रौद्योगिकियों के अनुप्रयोग के लिए उन्नत अनुसंधान और विकास करता है।
प.ऊ.वि. में 6 अनुसंधान केंद्र -BARC (मुंबई), IGCAR (कलपक्कम), RRCAT (इंदौर), VECC (कोलकाता), AMDER (हैदराबाद) और GCNEP (बहादुरगढ़), 3 औद्योगिक संगठन- NFC (हैदराबाद), HWB (मुंबई) और BRIT (मुंबई), 5 सार्वजनिक क्षेत्र के उपक्रम- NPCIL (मुंबई), भाविनी (कलपक्कम), ECIL (हैदराबाद), UCIL (जादुगुड़ा) और IREL (इंडिया) लिमिटेड (मुंबई) और 3 सेवा संगठन-डीसीएसईएम (मुंबई), डीपीएस (मुंबई) और जीएसओ (कलपक्कम) शामिल हैं। प.ऊ.वि. के पास बुनियादी और अनुप्रयुक्त विज्ञान, कैंसर अनुसंधान और शिक्षा अनुसंधान में लगे अंतरराष्ट्रीय ख्याति के 11 अनुदान-सहायता संस्थान (टीआईएफआर, एसआईएनपी, टीएमसी, एचआरआई, आईओपी, एनआईएसईआर, आईएमएससी, आईपीआर, एचबीएनआई, यूएम-प.ऊ.वि. सीईबीएस और एईईएस) हैं। इसके तत्वावधान में, परमाणु और संबद्ध क्षेत्रों और गणित में अतिरिक्त-भित्ति अनुसंधान को बढ़ावा देने और वित्त पोषण के लिए 2 बोर्ड (BRNS और NBHM) भी हैं।
प.ऊ.वि. राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय महत्व के कई प्रमुख विषयों में अनुसंधान और विकास एवं प्रौद्योगिकी विकास के बीच एक मजबूत तालमेल द्वारा संचालित अनुसंधान और विकास के मामले में सबसे आगे है। प.ऊ.वि. उन्नत बीज और फसल किस्मों, खाद्य संरक्षण, स्वच्छ जल, शहरी अपशिष्ट प्रबंधन आदि जैसे सामाजिक अनुप्रयोगों के लिए स्पिन-ऑफ तकनीकों का विकास और तैनाती जारी रखे हुए है।