A primeira pós-graduação em Engenharia Nuclear do Brasil, denominada Curso de Especialização em Engenharia Nuclear, foi criada no IME, em 1958, para suprir a demanda por profissionais especializados, que se tornava cada vez mais evidente no mercado de trabalho em expansão, após a criação da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), em 1956. A CNEN era responsável por promover o ingresso do país na área do conhecimento da energia nuclear.

O curso de Especialização em Engenharia Nuclear era oferecido em período integral, com duração de um ano, ao final do qual o aluno defendia uma monografia para obtenção do título. O objetivo era formar engenheiros capacitados para absorver e desenvolver a nova tecnologia, a fim de atender às necessidades existentes e futuras de profissionais especializados, identificadas à época. Vários especialistas formados pelo Instituto passaram a atuar no meio acadêmico, em instituições de pesquisa, em órgãos regulatórios e normativos e no setor industrial do país.

Após alguns anos de funcionamento, foram introduzidas mudanças na estrutura inicial do curso. A busca contínua pela atualização curricular, aliada à preocupação em atender não apenas às novas diretrizes educacionais, mas também às demandas do mercado, levou, em 1969, à transformação do antigo Curso de Especialização no atual Curso de Mestrado em Engenharia Nuclear do IME.

Ao longo de mais de 60 anos de existência, o Curso de Mestrado em Engenharia Nuclear do IME tornou-se o embrião do desenvolvimento das atividades de pesquisa que sustentam a formação em Engenharia Nuclear no Brasil. O curso produziu centenas de dissertações, além de inúmeros trabalhos científicos e técnicos. Formou profissionais altamente qualificados, que se destacaram em diversas áreas do conhecimento e em diferentes empresas e órgãos públicos.