Один из ведущих мировых производителей ядерного топлива. Предприятие специализируется на фабрикации топливных кассет для энергетических реакторов типа ВВЭР-1000, реакторов зарубежного дизайна PWR, а также для исследовательских реакторов в России и за рубежом. Тепловыделяющие сборки производства ПАО «НЗХК» эксплуатируются на 13 АЭС на территории России, Украины, Болгарии, Индии, Китая.
ПАО «НЗХК» является ведущим российским производителем металлического лития и его солей, в том числе обогащенных по изотопу лития Li-7. Основным конкурентным преимуществом литиевой продукции ПАО «НЗХК» является ее химическая чистота, поскольку полезные свойства лития проявляются наиболее полно при условии его максимальной очистки от сопутствующих природных и техногенных примесей.