Основні напрямки діяльності Держатомрегулювання України визначаються змістом завдань Комітету як національного органу регулювання ядерної та радіаційної безпеки.

Участь у формуванні та забезпеченні реалізації державної політики у сфері використання ядерної енергії, забезпечення додержання вимог ядерної та радіаційної безпеки є одним із основних завдань Держатомрегулювання. Ефективно реалізовувати державну політику в цій галузі можливо тільки спираючись на розвинуту законодавчу та нормативно-правову базу. Держатомрегулювання України постійно узагальнює практику застосування законодавства у сфері використання ядерної енергії та на підставі аналізу цієї практики розробляє пропозиції щодо вдосконалення законодавства, вносить їх на розгляд Президентові України та Кабінету Міністрів України, працює над розвитком нормативно-правової системи з питань ядерної та радіаційної безпеки.

Державне регулювання ядерної та радіаційної безпеки, що здійснює Комітет, полягає у визначанні критеріїв, вимог та умов щодо безпеки під час використання ядерної енергії (нормування), видачі дозволів та ліцензій на здійснення діяльності у цій сфері (ліцензування), здійсненні державного нагляду за додержанням законодавства, норм, правил і стандартів з ядерної та радіаційної безпеки (нагляд).
Регулююча діяльність у такий сфері, як використання ядерної енергії, потребує постійної науково-технічної підтримки. Комітет бере активну участь у формуванні пріоритетних напрямів розвитку науки і техніки, державного замовлення, розробленні державних наукових, науково-технічних програм; організовує в установленому законодавством порядку проведення наукових і науково-технічних досліджень у сфері використання ядерної енергії, забезпечення додержання вимог ядерної та радіаційної безпеки.

Держатомрегулювання України здійснює міжнародне співробітництво у сфері використання ядерної енергії, забезпечення ядерної та радіаційної безпеки. Комітет координує в межах своїх повноважень взаємодію органів виконавчої влади, державних підприємств, установ та організацій з Міжнародним агентством з атомної енергії, іншими міжнародними організаціями та органами іноземних держав, що здійснюють діяльність у сфері використання ядерної енергії, в тому числі у питаннях боротьби з незаконним обігом ядерних матеріалів. Постійний обмін інформацією та досвідом з розвиненими країнами в сфері використання ядерної енергії, забезпеченні ядерної та радіаційної безпеки дозволяє Комітету враховувати їхній позитивний досвід у практиці регулювання ядерної та радіаційної безпеки в Україні, вдосконалення національної законодавчої та нормативно-правової бази.