ВНИИРАЭ является уникальным центром фундаментальных и прикладных исследований по обеспечению устойчивого развития АПК и производства экологически безопасной продукции и сырья в условиях техногенного воздействия на агросферу, включая разработку научных основ, практических приёмов и технологий ликвидации последствий радиационных, химических и других техногенных аварий.

Институт активно развивает фундаментальные и прикладные исследования по применению ионизирующих и неионизирующих излучений в сельском хозяйстве, перерабатывающей и пищевой промышленности.

Совместно с учреждениями Минсельхоза, МЧС, Минобрнауки, Росгидромета, Росатома и др. институт участвует в выполнении различных федеральных и ведомственных программ.

Активно развивается сотрудничество с международными организациями (МАГАТЭ, ФАО, НКДР) и ведущими научными центрами различных стран (Германия, Франция, Англия, Швеция, Польша, Япония, Бангладеш, Беларусь, Украина, Казахстан, Армения).

Основные направления деятельности института: проблемы техногенеза в агропромышленном комплексе; экологическая безопасность ядерной энергетики; радиационные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности; действие ионизирующих и неионизирующих излучений на микробоценозы, растения и животных; миграция радионуклидов и химических токсикантов в природных и аграрных экосистемах; моделирование, создание систем поддержки принятия решений, прогнозирование экологической обстановки; радиационный и агроэкологический мониторинг; технологии реабилитации загрязненных территорий; технологии на базе УФ- и СВЧ-излучений.