En el campo de la innovación nuclear, el CIEMAT se centra en el desarrollo de ciclos avanzados del combustible nuclear que faciliten la gestión de los residuos radiactivos mejorando, así, la sostenibilidad de la fisión nuclear como fuente de energía, lo que incluye el diseño de nuevos reactores nucleares avanzados (incluyendo los de Generación IV) y sistemas asistidos por acelerador (ADS, Accelerator Driven System).