В отделе был выполнен большой объем научно-исследовательских работ (НИР) по разработке и проверке инновационных технологий переработки ОЯТ и РАО. В ходе этих НИР было переработано более 150 кг ОЯТ различного типа (РБМК-1000, ВВЭР-440, ВВЭР-1000, АМБ и др.) с выгоранием до 70 ГВт*сут/т U.
Результаты научных исследований отделения прикладной радиохимии легли в основу разработки проектной и конструкторской документации при создании и модернизации заводов РТ-1, РТ-2, ОДЦ и других объектов Госкорпорации «Росатом».
В рамках международного сотрудничества был выполнен большой комплекс исследований в области переработки облученного топлива, обращения с РАО (по контрактам с США, Великобританией, Францией, КНР и другими странами), а также исследование образцов ТСМ из 4-го блока ЧАЭС.
В отделении разрабатывались инновационные технологии переработки ОЯТ для ОДЦ, а также проводились работы по созданию нового вида РЕМИКС-топлива для тепловых реакторов. Отделением отработано производство реакторных и осколочных изотопов, таких как йод-125, стронций-90, рутений-106, сурьма-125, йод-129, церий-144 и прометий-147. Выпуск радионуклидов, имеющих применение в науке и медицине, начался с конца 1980-х годов. За эти годы отдел приобрел научный и технический потенциал в этой области и превратился в стабильного производителя небольших партий радионуклидной продукции.