Кафедра атомної енергетики була заснована у 1903 році як кафедра парових котлів на механічному відділенні Київського політехнічного інституту. Кафедра атомної енергетики входить до складу Навчально-наукового інституту атомної та теплової енергетики КПІ ім. Ігоря Сікорського і готує бакалаврів, магістрів та докторів філософії (PhD) за спеціальностями 142 Енергетичне машинобудування та 143 Атомна енергетика для енергетичної галузі України та інших країн світу. Підготовка фахівців та їх працевлаштування здійснюється у співпраці з такими провідними організаціями як ДП НАЕК «Енергоатом», Державна інспекція з ядерного регулювання, Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки (ДНТЦ ЯРБ), Міністерство енергетики України, КП «Київтеплоенерго», установи НАН України, Міністерство енергетики США, Аргонська національна лабораторія (США), фірми-виробники енергетичного обладнання: Vaillant, Viessmann, Buderus, НВФ «Енергетик» та ін. Науково-педагогічний колектив кафедри складає 36 викладачів, серед яких 7 докторів та 23 кандидати наук.
Кафедра теплової та альтернативної енергетики готує теплоенергетиків для роботи на ТЕС і АЕС, промислових підприємств різних галузей економіки країни, муніципальних та комунальних підприємств і організацій, в монтажних, налагоджувальних організаціях, ремонтних підприємствах, енергетичних об'єднаннях, підрозділах Мінпаливенерго, проектних, науково-дослідних і навчальних інститутах України. У навчальному процесі кафедри висококваліфіковані викладачі приділяють значну увагу використанню екологічно чистих і ефективних енергозберігаючих технологій виробництва електричної та теплової енергії, комп'ютерним, газотурбінним і парогазовим установкам, вивченню та впровадженню світового досвіду в області нових сучасних енерготехнологій, питань технічного переозброєння, реконструкції та модернізації енергетичних об'єктів.
Кафедра інженерії програмного забезпечення в енергетиці готує фахівців високого рівня з інженерії програмного забезпечення у таких сферах: розробка новітніх систем управління складними технічними та організаційними системами, зокрема, енергетичними; розвиток нових технологій при розробці та впровадженні інтелектуальних систем; розв’язання задач з підвищення ефективності будь-яких систем за допомогою технологій штучного інтелекту, машинного навчання, обробки великих даних, технологій інтернету речей, граничної та хмарної аналітики, розробки веб- та мобільних додатків. Студенти досліджують особливості технологій інтелектуального аналізу даних, використовують засоби підтримки паралельних обчислень та створюють адаптивні розподілені системи реального часу.
Кафедра цифрових технологій в енергетиці готує програмістів – фахівців у галузі розроблення програмного забезпечення. Навчальний план і кваліфікований педагогічний склад кафедри забезпечують здобуття студентами фундаментальних та прикладних навичок щодо широкого спектра професійних завдань із проектування, розроблення, тестування, розгортання й супроводу програмних систем різної архітектури та призначення.
Кафедра автоматизації енергетичних процесів бере участь у підготовці PhD за спеціальністю 151 – Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології. Навчання за програмою PhD відбувається за денною, заочною та вечірньою формами навчання. Освітня стратегія кафедри - створення автоматизованих систем управління та програмування кібер-фізичних систем. Поєднуючи класичні підходи автоматизації промислових процесів з сучасними задачами менеджменту операційних технологій виробництв, кафедра послідовно впроваджує і застосовує ідеї Четвертої Промислової Революції Industry 4.0.
Діяльність Навчально-наукового інституту атомної та теплової енергетики здійснюється на базі зазначених кафедр, а також на основі нових підрозділів, що започатковані з 2022 р.: