Desde sus orígenes, el CIEMAT desarrolla un importante programa de I+D+i en el área de la energía de fisión nuclear que en la actualidad convive con otros programas relevantes en el área de la energía, cuyas principales líneas de actuación son el estudio, desarrollo, promoción y optimización de las distintas fuentes: renovables, fusión, fisión y combustibles fósiles; el estudio de su impacto en el medio ambiente; el desarrollo de nuevas tecnologías; sin olvidar áreas de investigación fundamental como la física de altas energías y la biología molecular y celular.
Con un equipo humano formado por unas 1.400 personas, el CIEMAT está diversificado tecnológica y geográficamente, para atender las necesidades de I+D en España en general y en sus comunidades autónomas en particular. Además de la sede de Madrid, en la que trabaja una parte significativa del personal, se cuenta en Andalucía con la Plataforma Solar de Almería (PSA), una gran instalación científica de reconocimiento internacional en tecnologías solares; en Soria con el Centro de Desarrollo de Energías Renovables (CEDER) y el Centro Internacional de Estudios de Derecho Ambiental (CIEDA); en Extremadura con el Centro Extremeño de Tecnologías Avanzadas (CETA) ubicado en Trujillo, y en Barcelona se encuentra la sede del Centro de Investigaciones Sociotécnicas (CISOT).
La evolución histórica del CIEMAT, su vocación de acercamiento a las necesidades de la sociedad y de la industria en lo relativo a las tecnologías energéticas actuales y en desarrollo han determinado las siguientes áreas científico-técnicas en las que se pueden enmarcar las actividades de I+D+i:
