Profil Instytutu obejmuje badania podstawowe i stosowane związane z energią jądrową oraz różnymi dziedzinami fizyki subatomowej, takimi jak fizyka cząstek elementarnych, fizyka jądrowa, fizyka gorącej plazmy itp., a także zastosowania poza obszarem jądrowym wykorzystujące różne formy promieniowania. Centrum jest silnie zaangażowane w rozwój technologii jądrowych i promocję praktycznych zastosowań metod fizyki jądrowej. Głównymi produktami rynkowymi wytwarzanymi w Centrum są radiofarmaceutyki oraz różnego rodzaju akceleratory cząstek dla nauki, przemysłu i medycyny.

Narodowe Centrum Badań Jadrowych jest jednym z największych instytutów naukowych w Europie Środkowej. Centrum posiada reaktor jądrowy badawczy MARIA oraz wiele zaawansowanych urządzeń badawczych i laboratoriów, w szczególności przydatnych w badaniach i modyfikacjach materiałów oraz w radiografii. Posiada także własne centrum obliczeniowe. W instytucie obecnie budowane są nowe infrastruktury badawcze. Największe z nich to Laboratorium CERAD, które zostanie wyposażone w światowej klasy cyklotron do produkcji radioizotopów oraz POLFEL - nadprzewodzący laser na swobodnych elektronach a także Regionalne Laboratorium Neutronografii, wykorzystujące wiązki neutronów z reaktora MARIA. Trwają również prace nad koncepcją budowy pionierskiego wysokotemperaturowego reaktora badawczego chłodzonym gazem.

Szczególnie ważnym obszarem działalności NCBJ są badania podstawowe w dziedzinie fizyki o wysokiej energii, fizyki jądrowej, atomowej, astrofizyki, astronomii i kosmologii. Przede wszystkim są one prowadzone w szerokiej międzynarodowej współpracy, obejmującej udział koncepcyjny, analityczny i aparaturowy w dużych międzynarodowych eksperymentach.

Działalność Instytutu przekłada się na wysoką liczbę publikacji (ponad 500 rocznie) o wysokiej jakości, potwierdzonej liczbą cytowań (wskaźnik Hirscha H>190), a także liczne akredytacje, certyfikaty, nagrody i wyróżnienia. Duże zainteresowanie zagranicznych studentów budzi możliwość podjęcia studiów doktoranckich w instytucie (obecnie mamy około 30 zagranicznych studentów studów doktorskich i równoważnych).

NCBJ zatrudnia około 1300 osób (lipiec 2023 r.). Personel naukowy składa się z około 70 profesorów i osób posiadających tytuł doktora habilitowanego, a także ponad 150 doktorów.

Potencjał i zasoby NCBJ predestynują instytut do pełnienia roli Organizacji Wsparcia Technicznego (TSO) dla polskiego programu jądrowego. Pierwszym krokiem w tym kierunku było przyznanie autoryzacji w trzech obszarach zadań TSO przez krajowego regulatora - Państwową Agencję Atomistyki (PAA).

NCBJ znajduje się w Otwocku, niedaleko Warszawy, zajmując strzeżony teren o powierzchni czterdziestu hektarów - ośrodek jądrowy Świerk. Zakłady Instytutu znajdują się także na kampusie uniwersyteckim "Ochota" w Warszawie.
NCBJ jest państwowym instytutem badawczym, a swoje tradycje dziedziczy o Instytucie Badań Jądrowych, założonym w 1955 roku, a następnie działającym jako Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana i Instytut Energii Atomowej.