Teknik nuklir adalah bidang di mana insinyur nuklir bekerja dengan radiasi dan bahan radioaktif untuk merancang proses dan mengembangkan penggunaannya dalam pembangkit listrik, industri, dan kedokteran nuklir. Mereka yang bekerja di industri teknik nuklir memecahkan masalah dunia nyata seperti pengelolaan limbah nuklir, protokol respons untuk kecelakaan pembangkit listrik tenaga nuklir, dan bagaimana radiasi dapat mengobati kanker secara efektif. Orang-orang yang bekerja di industri teknik nuklir telah menjalani pelatihan ekstensif dan memiliki bakat tinggi untuk matematika, kimia, dan fisika tingkat lanjut. Ada banyak bidang khusus yang berbeda dalam teknik nuklir, termasuk pembangkitan tenaga nuklir, penggunaan medis menggunakan tenaga nuklir, dan dampak lingkungan dari produk sampingan nuklir.
Sejak akhir abad ke-19, para insinyur telah membayangkan segala macam penggunaan daya yang tersimpan dalam atom, termasuk penggunaan uap, yang dihasilkan oleh tenaga nuklir, untuk memutar turbin dan menghasilkan listrik. Pada tahun 1957, pembangkit listrik tenaga nuklir skala penuh pertama mulai beroperasi. Pada tahun 1984, jumlah listrik yang dihasilkan oleh tenaga nuklir melebihi yang dihasilkan oleh tenaga air, dan pada tahun 2011, ada 109 pembangkit listrik tenaga nuklir di AS saja yang menghasilkan 610 miliar kilowatt jam listrik.
Dalam dunia kedokteran, tenaga nuklir digunakan dalam aplikasi mulai dari magnetic resonance imaging (MRI), pengobatan kanker, dan pembedahan menggunakan pisau gamma nuklir. Sementara jenis terapi radiasi awal menyebabkan kerusakan yang tidak perlu pada jaringan di sekitarnya, dokter sekarang dapat secara akurat menempatkan jumlah radiasi yang tepat yang dibutuhkan untuk membunuh tumor tanpa merusak jaringan dan organ vital lainnya. Sinar radiasi terfokus yang digunakan dalam pisau gamma memungkinkan ahli bedah untuk melakukan prosedur medis non-invasif, mengobati tumor jauh di dalam tubuh. Perangkat medis nuklir lainnya termasuk perangkat stereotaktik, sinar laser, dan akselerator linier yang menargetkan dan merawat pasien tanpa operasi. Sepertiga dari semua prosedur medis yang dilakukan di AS menggunakan beberapa jenis teknik yang dikembangkan oleh teknik nuklir.
Pelestarian lingkungan juga merupakan bagian penting dari teknik nuklir. Ada banyak lembaga nasional dan internasional seperti Komisi Pengaturan Nuklir (NRC) dan Badan Energi Atom Internasional (IAEA) yang ditugaskan untuk mengawasi penggunaan dan pembuangan bahan nuklir. Organisasi seperti Institut Energi Nuklir melindungi lingkungan dengan bekerja sama dengan organisasi lain untuk mengembangkan metode dan prosedur untuk penanganan yang aman dari limbah nuklir berbahaya yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga nuklir. Insinyur nuklir lainnya sedang bekerja untuk merancang peralatan pembangkit listrik tenaga nuklir yang lebih aman, mengembangkan protokol keselamatan baru untuk mencegah dan menangani kontaminasi yang tidak disengaja, dan menemukan metode baru untuk membuang limbah nuklir.