Agensi Nuklear Malaysia bertanggungjawab menjalankan fungsi-fungsi yang telah termaktub dalam punca kuasa seperti berikut, iaitu:
• Menjalankan penyelidikan dan pembangunan (R&D), khidmat dan latihan dalam bidang teknologi nuklear bagi pembangunan negara;
• Bertindak sebagai Organisasi Sokongan Teknikal Kebangsaan dalam bidang nuklear dan teknologi yang berkaitan;
• Menggalakkan penggunaan, pemindahan dan pengkomersialan teknologi nuklear;
• Bertindak sebagai Pusat Rujukan Kebangsaan untuk Forensik Nuklear;
• Bertindak sebagai Pusat Pengurusan Sisa Radioaktif dan Bahan Api Nuklear Terpakai Kebangsaan;
• Menyelaraskan dan menguruskan hal ehwal nuklear di peringkat kebangsaan dan antarabangsa sebagai agensi penghubung bagi Agensi Tenaga Atom Antarabangsa (IAEA)
• Bertindak sebagai Pihak Berkuasa Kebangsaan bagi perlaksanaan Triti Pengharaman Menyeluruh Ujian Senjata Nuklear (CTBT).