7 сентября 1960 года приказом Министра среднего машиностроения Подольский опытный завод преобразован в Научно-исследовательский институт тепловыделяющих элементов (НИИТВЭЛ).

На заседании коллегии ГКАЭ СМ СССР были определены следующие важнейшие направления в развитии работ НИИТВЭЛ:

— разработка высоктемпературных твэл на основе карбидов и графита, а также дисперссионного и сплавного типа на основе жаропрочных материалов  для специальных реакторных установок и термопреобразователей;

— разработка конструкционных материалов и технологии изготовления изделий из них для оболочек высоктемпературных твэл на основе тугоплавких металлов и сплавов;

— разработка технологии получения редкоземельных элементов в виде окислов и металлов применительно к требованиям атомной науки и техники.

В 1962 году директором НИИТВЭЛ становится доктор физико-математических наук, профессор Михаил Васильевич Якутович, крупный специалист в области создания технологии получения высокообогащенного урана и его промышленного производства.

С этого времени начинается новый период в жизни предприятия, связанный с бурным развитием и становлением научной деятельности в институте. Под промышленное строительство городом было выделено 7,5 гектаров земли, на которых началось строительство новых зданий. Цеха и лаборатории оснащаются современным оборудованием, одновременно формируется кадровый состав высококлассных специалистов. Создаётся аспирантура и специализированный Совет по защите докторских и кандидатских диссертаций. В городе идет интенсивное строительство социальных объектов.

С 1962 года основное направление работ НИИТВЭЛ — создание активной зоны ядерного ракетного двигателя (ЯРД). За короткое время были созданы расчетно-теоретические, конструкторские, материаловедческие, технологические, испытательные подразделения и опытно-промышленное производство по отработке тепловыделяющих элементов (твэл) и тепловыделяющих секций (ТВС).

В 1966 году НИИТВЭЛ получает новое название – Подольский научно-исследовательский технологический институт (ПНИТИ).