中国科学院核分析技术重点实验室成立于1990年，是与上海应用物理所联合建立的，在科学院组织的历次重点实验室评估中均得到很高评价。实验室旨在在若干科学前沿和具有广泛应用前景的科学领域内更好地为国内外科学家创造条件、开展国内外学术交流和合作研究、培养人才，促进我国核分析技术及应用研究的发展。
核分析技术是在实验核物理和核化学基础上发展起来的一门新型学科。其特点是利用粒子与物质的相互作用、辐射效应、核谱学和核效应等基本原理和实验方法，研究物质的原子和分子组成、表面状态和内部结构，它具有灵敏度高、准确度好、微区和微量分析、动态实时分析以及非破坏性等许多非核方法不具备的优点，因而具有重要的科学价值和应用前景。核分析技术重点实验室利用先进的核分析技术，结合同步辐射技术，在纳米生物效应与纳米安全性研究、核医学成像、与健康相关的环境科学研究、科技考古方法学研究等方面取得了重要的成果。
2001年核分析技术重点实验室在国内率先提出开展纳米安全性的研究，正式成立了我国第一个“纳米生物效应与安全性”实验室。2006年获得国家科技部 “人造纳米材料安全性与解决方案探索”973项目支持，并与国家纳米科学中心成立了联合实验室（设高能所分部和国家纳米中心分部）。纳米生物效应与安全性实验室利用化学技术，对纳米颗粒进行表面修饰和改性；利用纳米技术和同步辐射技术，对纳米颗粒进行各种表征；利用生物和医学技术研究纳米颗粒引起的各种生物效应；利用同位素标记与核分析技术实现体内纳米颗粒的检测。目前主要开展碳纳米材料、工业纳米材料、纳米药物，以及重金属的生物效应、毒理学与医学应用的综合研究。
核医学成像技术作为核技术在生物医学领域应用的一个方面，在获取人体或动物的机体功能信息方面具有不可替代的作用，目前已经得到广泛应用。中国科学院核分析技术重点实验室利用高能所在核探测方面的优势，成功研制出我国第一台专门用于动物实验的小型正电子发射断层扫描仪（小型PET），其性能达到国际同类产品的先进水平。已经为国内十几家大学、科研单位和医疗机构开展了200余只动物的PET成像实验。在此基础上，又开展了另一种动物实验专用的核医学成像设备——小型单光子发射断层扫描仪的研制。中国科学院核分析技术重点实验室还是我国最早开展PET图像数据处理的实验室之一。实验室已经初步建成了核医学成像研究与应用的实验平台。
从上世纪80年代起开始与健康相关的环境科学研究，以核分析技术为特色，从宏观生态系统到动物的整体、器官细胞和分子水平上多层次研究了重金属（汞、稀土、铅、铬及砷）、有机卤素污染物的环境分布、及其在动植物中的化学种态及毒理。研究水平不断提高，连续完成了科学院“九五”重大项目、“十五”重要方向性项目及“九五”基金委重点项目，正在承担基金委“十五”重大项目和科学院“十一五”重要方向性项目。同时获得多项国际合作项目资助，如欧盟的第6次框架协议项目、国际纯粹与应用化学联合会、国际原子能机构项目等。在国内外重要期刊发表论文超过300篇，其中有不少发表在环境科学、毒理学、分析化学及相关领域的一流刊物，如EHP，ES&T，Toxicol Lett，Clin Chem，JAAS，Sci Total Environ, Analyst，Anal Chim Acta等。“八五”以来，获国家2等奖1项、部委1等奖2项、二等奖3项，三等奖1项，全国百篇优秀博士论文1篇。学术带头人柴之芳院士获国际核分析与放射分析领域最高奖—“Hevesy奖”，并得到国际原子能机构的表彰。
