Desde 1998, o IEN tem priorizado um modelo de gestão institucional com base nos critérios de excelência do PNQ (Programa Nacional de Qualidade), e redefiniu sua missão. Desde então, os rumos do IEN passaram a ser orientados por sua Visão, que em 2005 teve seu texto atualizado: "Ser um centro de excelência com substanciais contribuições em conhecimento, inovação e transferência de tecnologia para a sociedade".

Hoje as principais competências do Instituto são identificadas por seus projetos estruturantes: os centros de Reatores Avançados e Inovadores (Engenharia de Reatores e Engenharia de Salas de Controle), de Aplicações de Técnicas Nucleares (na indústria e na medicina) e de Química e Materiais Nucleares. Além disso, no IEN há também os programas de pós-graduação, de produção de radiofármacos e de recolhimento e armazenamento de rejeitos.

Sua força de trabalho atual é constituída por 268 servidores, 37 colaboradores e 65 terceirizados.

A partir de 2003 foi adotado um novo modelo organizacional. Antes exclusivamente vertical, a estrutura do IEN passou a ter também uma integração horizontal, com a criação de quatro coordenações: de Gestão Institucional, de Gestão da Inovação Tecnológica, de Ensino e de Segurança e Proteção Radiológica.

No IEN as estratégias são formuladas anualmente no âmbito do Conselho Estratégico, tomando como base as necessidades da CNEN e as ações do PPA (Plano Plurianual), além de demandas induzidas e incentivadas pelo MCT e outros órgãos de fomento e pelo setor industrial. Essa formulação é traduzida em diretrizes e objetivos estratégicos, desdobrados nos processos institucionais e no portfólio de projeto.

O Planejamento Estratégico do IEN estabelece um conjunto de indicadores como mecanismos para avaliar os resultados institucionais. Os indicadores estão agrupados em um painel de bordo, obtido com o auxílio da metodologia do Balanced Scorecard (BSC).