Ces dernières couvrent l’ensemble des fonctions support de l'organisme : finances et programmes, ressources humaines et relations sociales, communication, juridique et contentieux, achats et partenariats, relations internationales, audit, risques et contrôle interne. Le CEA administre, par ailleurs, l’Institut national des sciences et techniques nucléaires (INSTN), organisme d’enseignement supérieur et de formation continue dans les domaines des énergies bas carbone et des technologies de la santé.
La Direction des applications militaires du CEA est chargée de missions au service de la défense et de la sécurité de la France. Elle conçoit, fabrique et garantit la sûreté et la fiabilité des têtes nucléaires de la dissuasion. Elle conçoit et réalise les chaufferies nucléaires qui propulsent les bâtiments de la Marine nationale. Elle apporte aussi un appui technique aux Autorités dans la lutte contre la prolifération nucléaire et le terrorisme. Elle met également son expertise au service de la Défense pour évaluer et maîtriser les effets et la vulnérabilité des armements conventionnels.
La Direction des énergies du CEA apporte aux pouvoirs publics et aux industriels les éléments d'expertise et d'innovation pour la mise en œuvre d'un système énergétique bas carbone. Avec une approche intégrée du système énergétique, la DES s'intéresse à tous les modes de production d'énergie bas carbone (énergie nucléaire, nouvelles technologies de l'énergie), à leurs interactions au sein du réseau (stockage, pilotage, conversion), à la problématique des ressources dans une logique de cycle fermé des matières, le tout prenant en compte les dimensions technico-économiques, sociétales et politiques.
La Direction de la recherche technologique du CEA aborde les grands enjeux sociétaux et industriels du XXIe siècle en développant et en diffusant des technologies, pour tous les secteurs industriels et tous les types d'entreprises, qui contribuent à l’accompagnement de la transition numérique dans la société, à l'amélioration de la santé publique et au respect de la planète.
La Direction de la recherche fondamentale du CEA exerce ses activités dans les domaines des biotechnologies et de la santé, des sciences de la matière et de l'Univers, de la physique et des nanosciences. Elle place au cœur de ses objectifs la production et la publication de connaissances et de savoir-faire au meilleur niveau mondial. Ses travaux constituent également des sources indispensables pour les autres missions du CEA.