Przez szereg lat w kręgach specjalistów związanych z naukami i technikami jądrowymi zauważano brak stowarzyszenia wspierającego rozwój tych dziedzin w Polsce. W tej sytuacji grupa zainteresowanych osób rozpoczęła w lipcu 1990 roku zbieranie deklaracji założycieli towarzystwa z Warszawy, Gdańska, Gliwic, Krakowa, Łodzi, Poznania i Wrocławia.
Zjazd założycielski Polskiego Towarzystwa Nukleonicznego odbył się w Politechnice Warszawskiej 26 czerwca 1991 roku. Pierwszym Prezesem został nestor polskiej atomistyki, długoletni dyrektor Instytutu Badań Jądrowych w Świerku, prof. Jerzy Minczewski. Osobowość prawną Towarzystwo uzyskało 9 maja 1991 roku postanowieniem Sądu Wojewódzkiego w Warszawie, a 4 lipca 1991 roku Zgromadzenie Ogólne European Nuclear Society przyjęło je w swoje szeregi jako stowarzyszenie członkowskie.
Rozpoczęcie działalności Polskiego Towarzystwa Nukleonicznego przypadło na okres po zaniechaniu w 1990 roku budowy elektrowni jądrowej w Żarnowcu, oraz wywołanego tą decyzją masowego odpływu specjalistów do innych dziedzin w kraju i za granicą. Dlatego głównym przedmiotem zainteresowania PTN stało się zastosowanie zjawisk, procesów i technik jądrowych w rozwoju przemysku i rolnictwa, konserwacji żywności, oraz ochronie zdrowia i środowiska naturalnego. W gospodarce rynkowej rozwój tych zastosowań przebiega w warunkach ostrej konkurencji. Poszczególne techniki i technologie znajdują zastosowane poniewaz są efektywniejsze, tańsze oraz bardziej bezpieczne i przyjazne środowisku niż metody alternatywne. Sekcja Technik Jądrowych PTN jest forum wymiany informacji miedzy specjalistami tej dziedziny oraz popularyzacji jej osiągnięć.
Zadaniem Komitetu Publikacji i Informacji PTN jest wydawanie materiałów naukowych, przeglądowych i popularnonaukowych (m.in. unikalnych opracowań o ekologicznych zaletach energii jądrowej w kontekście zapobiegania zmianom klimatycznym) oraz rozpowszechnianie serwisów prasowych. Obiektywna i rzetelna informacja jest kluczowa dla redukcji uprzedzeń wobec technik jądrowych.
Sytuacja polskiej nukleoniki czyni współpracę międzynarodową istotnym elementem realizacji celów Towarzystwa. Siostrzane organizacje istnieją w wielu krajach świata a ich współdziałanie wynika z narastającej globalizacji zagadnień. PTN jest Towarzystwem Członkowskim European Nuclear Society a jego członkowie są jednymi z 20 tysięcy członków indywidualnych tej paneuropejskiej organizacji. W 1993 roku podpisano Memorandum of Cooperation z American Nuclear Society. W 1994 roku PTN został sygnatariuszem Deklaracji Międzynarodowej Rady Towarzystw Nukleonicznych n/t roli nauki i techniki jądrowej we wspieraniu harmonijnego rozwoju świata. Deklaracja ta stanowi swoiste credo atomistyki, przedstawiając głęboko filozoficzne spojrzenie na rolę nauki i techniki jądrowej w procesie racjonalnego rozwoju cywilizacji, wobec ogromnej presji rozwijającego się świata na zasoby naturalne. W 1997 roku została podpisana umowa o współpracy z Belgian Nuclear Society.
W 1995 roku Polskie Towarzystwo Nukleoniczne nawiązało ścisłe kontakty ze Stowarzyszeniem Elektryków Polskich oraz Komitetem Problemów Energetyki PAN. Kontakty te doprowadziły miedzy innymi do zorganizowania Międzynarodowego Seminarium New Generation Nuclear Power Plants – NG NPP’96 (Warszawa, 25-27 września 1996 roku) z udziałem wybitnych specjalistów światowych oraz przedstawicieli siedmiu czołowych dostawców elektrowni jądrowych z Ameryki i Europy. Sympozjum zostało aktywnie wsparte przez Międzynarodową Agencję Energii Atomowej w Wiedniu oraz ENS i ANS.
PTN zabiera glos w sprawach związanych z szeroko pojęta atomistyką. Uchwala Walnego Zjazdu „Polskie Towarzystwo Nukleoniczne wobec sytuacji energetycznej w Polsce” zwracała w 1992 roku uwagę na degradację środowiska naturalnego – powodowaną monokulturą energetyki opartej na węglu. Uchwałą z roku 1996 w sprawie ośrodka atomistyki w Świerku zwrócono się do władz Pastwa z apelem o pomoc zapobiegającą upadkowi jednostek naukowych utworzonych po rozbiciu 13 grudnia 1982 roku dawnego Instytutu Badań Jądrowych. W grudniu 1997 roku PTN wspólnie z SEP i Komitetem Problemów Energetyki PAN wystąpił do Ministra Gospodarki z memorandum o konieczności podjęcia skoordynowanych studiów oraz ocen węzłowych zagadnień techniczno-ekonomicznych energetyki jądrowej, jako jednego z potencjalnych kierunków przyszłego rozwoju polskiej elektroenergetyki.