연구시설 이용기반 구축 분야는 원자력 연구개발에 필요한 시설 및 장비를 구축하고 더욱 업그레이드된 연구시설·장비 구축 운영분야와 대형 연구시설 공동이용 활성화 분야로 구분하고 있어 다양한 연구에 지원하고 있다. 
연구시설 이용기반 구축 분야는 산･학･연의 원자력 연구개발 수행에 필요한 연구･교육용 시설･장비를 구축하거나 구축된 시설･장비의 활용성 향상을 위한 업그레이드를 지원하는 연구시설･장비 구축 운영분야와 연구시설･장비의 산･학･연 연구 활용을 지원하는 대형 연구시설 공동이용 활성화 분야로 구분하여 지원하고 있다. 동 사업은 원자력 분야의 연구시설장비 수요조사를 통해 지속 발전 가능한 연구 인프라를 구축하고 원자력 기초연구의 저변 확대를 목적으로 추진하고 있다. 시설･장비 구축은 주로 대학과 정부출연 연구기관에 지원하고 있으며, 대형 연구시설 공동이용 활성화는 산･학･연 연구자들이 원자력의학원에 설치된 사이클로트론, 원자력연구원에 설치된 하나로 및 냉중성자 연구시설, 전자빔 시설 등 대형 연구장비를 이용하여 재료의 물성분석 연구, 원자력과 다른 학문분야의 융합연구 활성화 유도, 산업화 기술 응용 등 다양한 차원에서 지원되고 있다. 아울러, 2014년부터는 경주의 양성자가속기를 이용하는 연구과제도 지원할 예정이다.