La junte militaire qui prend le pouvoir en mars 1976 continue le programme nucléaire. Un docteur en physique et contre-amiral de la marine argentine, Carlos Castro Madero, est nommé à la tête de la CNEA. Sous sa direction, la CNEA entreprend un ambitieux plan nucléaire, dit Programme Nucléaire de 1977, qui comprenait la construction de plusieurs réacteurs de puissance, en plus du réacteur déjà en service en 1974 (Atucha I, un réacteur à eau lourde pressurisée, technologie Siemens). Sous son mandat, la deuxième centrale nucléaire, Embalse (technologie CANDU-600) entre en service en 1983. Une usine d'eau lourde est construite en nord-Patagonie pour alimenter en eau lourde les réacteurs argentins, qui n'ont pas besoin d'uranium enrichi pour fonctionner.
Castro Madero créé en 1981 le holding ENACE, dont la vocation était de devenir l'architecte-ingénieur de la construction des futures centrales nucléaires argentines. L'État argentin en détient 75% des parts, Siemens AG étant propriétaire des 25% restant.
Peu avant la rétrocession du pouvoir aux civils par la junte militaire, Castro Madero annonce à Buenos Aires que l'Argentine avait la maîtrise de la technologie de l'enrichissement par diffusion.
Castro Madero s'est avéré aussi bien un administrateur compétent qu'un physicien de valeur (il était neutronicien) et un homme intègre; à la fin de son mandat en 1983, aucune charge contre lui n'a été retenue. Il a payé avec sa vie l'effort excessif de ces années de travail; il décéda prématurément en 1991, victime d'un infarctus.
Le président Nestor Kirchner a décidé de relancer le programme nucléaire argentin en 2006, annonce faite par son ministre Julio de Vido le 23 août 2006. Le plan prévoit en particulier, pour un montant estimé de 3,5 milliards de dollars :
La nouvelle présidente, Cristina Fernández de Kirchner, a signé un accord de coopération nucléaire avec son homologue brésilien Luiz Inácio Lula da Silva, visant à produire de l'uranium enrichi. Buenos Aires et Brasilia ont ainsi créé le Comité Binational d’Energie Nucléaire (COBEN) en février 2008. Ils ont ensuite annoncé, en juin 2008, la création d'une entreprise binationale d’énergie nucléaire, qui devrait s'occuper aussi bien de production d’énergie électrique, que de retraitement d'uranium, explorant en outre les usages médicaux (radiologie), agricoles, et éventuellement militaires (sous-marins atomiques).
L'Agence brasiléno-argentine des Applications de l'Energie Nucléaire (AABAEN) devrait terminer le chantier de Atucha II, et commencer la construction d'ANGRA III au Brésil.
Une affaire de corruption éclaboussa le CNEA en novembre 2007, menant le président du CNEA, José Abriata, à ordonner une suspension temporaire, de 30 jours, du gérant général, Rubén Calabrese, et du président de l'entreprise publique Dioxitek, Santiago Morazzo. Le CNEA et Dioxitek sont tous deux des entreprises qui gravitent dans l'orbite du Ministerio de Planificación Federal, Inversión pública y Servicios, dirigé par Julio De Vido.