A primeira pós-graduação em Engenharia Nuclear do Brasil, com o nome de curso de Especialização em Engenharia Nuclear, foi criada no IME, em 1958, para suprir a demanda por profissionais especializados que se anunciava no mercado de trabalho, em progressiva expansão, após a criação da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), em 1956, 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 1 ano, ao final do qual o aluno defendia uma monografia para obtenção do título. Pretendia-se, assim, formar engenheiros capacitados a absorver e desenvolver a nova tecnologia, a fim de suprir as necessidades existentes e futuras de profissionais especializados, identificadas à época. Vários especialistas, formados neste Instituto, desempenharam atividades no sistema universitário, nas 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, que aliado a busca contínua pela atualização curricular e a preocupação em atender, não só as novas diretrizes curriculares, como também as demandas de mercado, levaram, em 1969, a transformar o 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 foi o embrião do desenvolvimento das atividades de pesquisas que suportam os trabalhos de formação em Engenharia Nuclear no País. Produziu 280 dissertações e incontáveis trabalhos científicos e técnicos. Formou inúmeros técnicos do mais alto nível, com atuação destacada em várias áreas do conhecimento e em diversas empresas e órgãos públicos.