АО «ВНИИХТ» осуществляет полный цикл научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, имеющих целью создание рентабельных высокоэффективных и экологически безопасных технологий получения и производств урана, ядерно-чистых и редких металлов (лития, бериллия, циркония, гафния, тантала, ниобия и др.) от переработки сырья до получения конечной товарной продукции. С учетом требований охраны окружающей среды, ВНИИХТ проводит исследования по минералого-технологическому изучению руд, технологиям получения урана, ядерно-чистых соединений и конструкционных металлов для атомной промышленности и других отраслей народного хозяйства. Созданы высокоэффективные технологии для переработки золотоносных, молибденовых, вольфрамовых и других руд. Кроме того, ведутся научные разработки в области медицины, микроэлектроники, машиностроения, авиационно-промышленного комплекса, химической промышленности, водоочистки и водоподготовки. Все разработки АО «ВНИИХТ» проходят полупромышленные испытания на Опытном химико-технологическом заводе института.
Все работы в институте проводятся на основании введенной в действие системы управления качеством, соответствующей требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2001, НП-041-2002. Технологии института стали основой более 20 крупнейших гидрометаллургических комбинатов России и ряда зарубежных стран. Институтом открыто 7 минералов, получено более 40 высших государственных наград, более 3600 разработок внедрено в производство. Поддерживаются научные связи с различными международными организациями, такими, как, Международное агентство по атомной энергии, Агентство по атомной энергии, Организации экономического сотрудничества и развития, Европейская организация ядерных исследований, Объединенный институт ядерных исследований и др.