Depuis sa création, en 1955, le site gardois de Marcoule a été étroitement associé au développement de l’industrie nucléaire française et aux succès qu'elle a remportés à l'exportation.
En reprenant la responsabilité du site, en particulier sur le plan de la sûreté, de la sécurité et des contrôles effectués dans l'environnement, le CEA conforte cette position.

Le développement du site de Marcoule s'exprime suivant cinq axes majeurs :

1. Structurer et poursuivre les recherches fixées par la loi du 28 juin 2006 sur la gestion durable des matières et déchets radioactifs (diminution de volumes, baisse de la radiotoxicité à long terme). 

2. Enclencher les études pour le cycle des combustibles des systèmes nucléaires du futur. 

3. Apporter un soutien aux industriels du nucléaire (adaptation des usines, en particulier de leurs rejets, aux évolutions des combustibles et soutien aux ingénieries pour les installations du cycle à l'international).

4. Conduire les opérations d'assainissement/démantèlement de Marcoule et assurer le soutien à celles du CEA.

5. Renforcer le positionnement de Marcoule comme grand centre scientifique : pôle européen de physique et chimie des actinides autour de l'installation Atalante et de l'Institut de Chimie Séparative de Marcoule, participation à des masters dans le domaine de la chimie et de l'assainissement, développement du pôle en génomique et toxicologie nucléaire.

En 1956, le réacteur G1 fournit les premiers kilowattheures français d’origine nucléaire et son combustible usé alimente la première usine nationale de retraitement UP1.

En 1969, naît la vitrification, procédé aujourd'hui sans équivalent de fabrication d'un verre emprisonnant les déchets hautement radioactifs ou à vie longue.

Le réacteur de recherche Phénix, mis en service en 1974 permet, aujourd'hui, de démontrer la faisabilité technique de la transmutation des déchets, afin de diminuer  leur durée de vie et leur nocivité ; ce type de technologie, dite à neutrons rapides, est au coeur des recherches sur les réacteurs de 4ème génération.