محیط کاری مهندسین هسته‌ای، بسته به نقش آن‌ها در پروژه و سازمانی که در آن استخدام شده‌اند متفاوت است. آن‌ها ممکن است در یک نیروگاه هسته‌ای، آزمایشگاه، سازمان دولتی یا نهادی آموزشی مشغول به کار شوند. در محیط‌های نیروگاهی، مهندسین هسته‌ای مسئولیت طراحی، اجرا و نگهداری سازه‌ها و تجهیزات را دارند و کار آن‌ها شامل تجزیه‌وتحلیل داده‌ها و انجام ارزیابی‌های متعدد است. در محیط‌های آزمایشگاهی، آن‌ها با استفاده از فناوری‌های نوین هسته‌ای به انجام آزمایش‌ها و شبیه‌سازی‌ها می‌پردازند. تقریباً تمامی مهندسین هسته‌ای به‌شکل تمام‌وقت و حضوری استخدام می‌شوند و شیفت‌های کاری آنان ممکن است روزهای تعطیل را نیز شامل شود.