Mục tiêu của Quy hoạch tổng thể là ứng dụng rộng rãi, an toàn, hiệu quả trong các ngành, lĩnh vực kinh tế - xã hội; tập trung xây dựng các tổ máy điện hạt nhân đầu tiên và đưa vào vận hành an toàn vào năm 2020 và những năm tiếp theo; hình thành các tiền đề để xây dựng ngành công nghiệp hạt nhân; hoàn thiện hệ thống pháp luật, phát triển nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu ứng dụng năng lượng nguyên tử.
Quy hoạch tổng thể sẽ phát triển, ứng dụng các bức xạ trong các ngành, lĩnh vực như: Y tế (xây dựng và phát triển cơ sở y học hạt nhân, xạ trị và X-quang trong cả nước…), nông nghiệp (xây dựng các trung tâm nông nghiệp hạt nhân theo khu vực…), công nghiệp (phát triển, ứng dụng các bức xạ tiên tiến trong các ngành công nghiệp vật liệu, hóa chất, giao thông, cơ khí…) và các ngành kinh tế kỹ thuật khác (khí tượng, địa chất, khoáng sản, bảo vệ môi trường).
Ngoài ra, xây dựng Quy hoạch phát triển điện hạt nhân ở Việt Nam đến năm 2030 cũng là một nội dung quan trọng trong Quy hoạch tổng thể với các nhiệm vụ chủ yếu như: xác định nhu cầu và tỷ lệ của điện hạt nhân trong cơ cấu nguồn điện quốc gia; xác định các địa điểm tiềm năng xây dựng nhà máy điện hạt nhân; …
Để thực hiện những nội dung trên, Quy hoạch tổng thể đưa ra những giải pháp: Hoàn thiện, tăng cường năng lực của hệ thống cơ quan quản lý nhà nước về phát triển ứng dụng năng lực nguyên tử; bảo đảm an toàn và bảo vệ môi trường; phát triển nguồn nhân lực trong lĩnh vực năng lượng nguyên tử đáp ứng nhu cầu về số lượng, chuyên ngành, chuyên gia có trình độ cao. Nhà nước bảo lãnh cho các nguồn vốn vay từ nước ngoài để phát triển điện hạt nhân, giành kinh phí, những chính sách ưu đãi hỗ trợ nghiên cứu chế tạo các thiết bị ứng dụng bức xạ; khuyến khích tư nhân đầu tư phát triển và ứng dụng bức xạ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội.
Quyết định này thay thế cho Quyết định số 114/2007/QĐ-TTg ngày 23 tháng 7 năm 2007 của Thủ tướng Chính phủ và có hiệu lực thi hành kể từ ngày ký.