La direction générale trouve son origine dans le traité instituant la Communauté européenne de l'énergie atomique (Euratom), signé à Rome le 25 mars 1957 et entré en vigueur le 1er janvier 1958.
À la différence du traité de Paris, qui confiait à la Haute Autorité la régulation d’industries déjà établies, le traité Euratom assignait aux institutions communautaires la mission de favoriser l’émergence d’un secteur encore largement embryonnaire. Il s’agissait de créer les conditions d'un développement rapide des industries nucléaires européennes, notamment en facilitant les investissements et en encourageant la création d’entreprises communes ainsi que la réalisation des installations fondamentales nécessaires à son essor.
La direction générale Industrie et Économie constitua l'instrument administratif de cette politique de développement. Son rôle se distinguait de celui des services chargés de la recherche, de la protection sanitaire et du contrôle de sécurité, auxquels le traité attribuait des responsabilités spécifiques.
Cette finalité déterminait la nature des instruments confiés à la direction. Si Euratom disposait de compétences véritablement supranationales en matière d'approvisionnement et de contrôle de sécurité, son action dans le domaine industriel reposait avant tout sur des mécanismes d’impulsion et d’orientation : élaboration de programmes indicatifs, examen des projets d'investissement communiqués à la Commission, constitution d'entreprises communes et mise en place progressive du marché commun nucléaire. Ceux-ci ne sont pas sans rappeler ceux mobilisés par la direction générale Économie et énergie de la Haute Autorité, chargée d’élaborer les objectifs généraux des secteurs du charbon et de l’acier. Dans les deux cas, il s'agissait d'orienter l'investissement privé sans recourir à des mesures contraignantes.
La différence tenait toutefois à la nature même des secteurs concernés : là où la Haute Autorité accompagnait la modernisation d’industries anciennes confrontées à des problèmes de restructuration et de surcapacité, Euratom avait pour ambition de favoriser l’émergence d’une industrie nucléaire européenne encore largement à construire.

La direction générale ne connut qu'un seul directeur général au cours de son existence, Eduard R. von Geldern, en fonction d'octobre 1961 à juillet 1967. À partir de novembre 1965, Hervé de Vitry d'Auvaucourt occupa pour sa part les fonctions de directeur.

L'essentiel de l'activité de la direction se déroula sous la présidence de Pierre Chatenet (1962-1967), dans un contexte où les ambitions initiales de la Communauté se heurtaient aux divergences des États membres quant au choix des filières de réacteurs et à l'articulation entre programmes nationaux et action communautaire. La mission assignée à la direction, à savoir permettre à la Commission de définir une politique coordonnée à moyen et à long terme pour le développement de l'industrie nucléaire européenne et d’identifier les moyens les plus appropriés pour en soutenir l’essor, doit être comprise à la lumière de cette tension entre l’objectif d’intégration communautaire et la préservation des stratégies nationales. L’organisation interne fut sensiblement remaniée le 1er décembre 1964, réforme qui affecta principalement la direction « Économie ».

Son existence prit fin le 4 juillet 1967 à la suite de l’entrée en vigueur, le 1er juillet précédent, du traité de fusion du 8 avril 1965. Celui-ci intégra la Commission d'Euratom à la Commission unique des Communautés européennes, entrainant la redistribution des attributions de la direction générale entre les services de la nouvelle administration.

Définies en référence aux articles 1er et 2, points c) et g), du traité, les attributions de la direction générale s’articulaient autour de trois grands axes. : la préparation de la politique communautaire et l'exécution des tâches relevant des domaines industriel et économique, notamment celles résultant des dispositions relatives aux investissements, aux entreprises communes et à l’établissement du marché commun nucléaire.
Elle assurait ensuite l'examen des aspects industriels et économiques des activités relevant des autres secteurs de compétence de la Communauté.
Enfin, elle entretenait les relations suivies avec les entreprises et les autres acteurs intéressés par le développement de l'industrie nucléaire, auxquels elle avait pour mission de fournir les informations nécessaires à l’exercice de leurs activités.

Ces compétences trouvaient leur fondement dans plusieurs dispositions précises du traité Euratom. En application de l'article 40, la direction générale élaborait les programmes indicatifs destinés à orienter le développement de la production nucléaire, en coopération avec les organismes chargés de la prévision des besoins énergétiques, notamment le Comité mixte institué auprès de la CECA. Les articles 41 à 44 lui confiaient l’instruction des projets d'investissement communiqués à la Commission, tant sous leurs aspects techniques que financiers, ainsi que l’étude plus générale des possibilités d'investissement dans l'industrie nucléaire.

Le chapitre V du traité lui attribuait des responsabilités en matière de financement des entreprises communes ; à celles-ci s'ajoutèrent en décembre 1966, les aspects techniques de la participation communautaire aux réacteurs de puissance. Dans le cadre du chapitre IX, la direction suivait l’évolution du marché des matières et équipements spécialisés ainsi que les questions relatives à la politique commerciale.
Ses attributions s’étendaient également à la libre circulation de la main-d'œuvre qualifiée (article 96) et aux mécanismes d'assurance contre les risques nucléaires (article 98). Par ailleurs, la direction établissait un fichier industriel fondé sur l'article 213 du traité. Elle analysait les coûts de production propre au secteur nucléaire, évaluait les besoins en équipement et en main-d’œuvre qualifiée ainsi que ses débouchés, et entretenait des relations suivies avec les entreprises du secteur et les organisations représentant les travailleurs.
L'exercice de ces compétences s'inscrivait dans un dispositif institutionnel partagé. La direction générale assurait la coordination avec la Commission de la CEE et avec le Service commun juridique des exécutifs. Une partie de ses attributions relevait toutefois d'organismes dotés d'une existence propre.
Tel était le cas de l’Agence d’approvisionnement d’Euratom, chargée de l’approvisionnement en minerais, matières brutes et combustibles nucléaires. Dotée de la personnalité juridique et de l’autonomie financière, cette agence était placée sous la surveillance de la Commission. Dans ce cadre, la division « Approvisionnement » de la direction générale exerçait principalement des fonctions de liaison, de coordination et d’appui administratif entre l’Agence et les autres services communautaires.

La direction générale se composait de deux directions, « Industrie » et « Économie », elles-mêmes organisées en divisions spécialisées.

La direction « Industrie » était chargée des aspects techniques et technologiques relevant du champ de compétence de la direction générale. Elle réunissait, durant toute la période, une division des industries nucléaires connexes, une division compétente pour les réacteurs et les centrales nucléaires — initialement dénommée « Réacteurs nucléaires et centrales nucléaires de puissance », avant que son intitulé ne soit simplifié en mai 1965 , ainsi qu'une division de propulsion navale, rebaptisée « Propulsion navale nucléaire » lors de la réorganisation en décembre 1964. À cette occasion, la division Affaires générales », présente dans l’organigramme d’origine, fut supprimée. En décembre 1966 fut créée une unité chargée de la participation communautaire aux réacteurs de puissance et des aspects techniques relatifs aux entreprises communes. Cette création tardive témoigne de l'importance croissante prise, dans les dernières années d’existence d'Euratom en tant qu’exécutif autonome, par les instruments prévus au chapitre V du traité. La direction abritait également un bureau d'information consacré aux applications industrielles des radio-isotopes. Devenu dès novembre 1961 le bureau Eurisotop, celui-ci avait pour mission de promouvoir l'utilisation des techniques des rayonnements et des isotopes dans l'industrie. Son activité de publication scientifique se poursuivit bien au-delà de la fusion des exécutifs communautaires en 1967.

La direction « Économie » était responsable des aspects économiques, juridiques et financiers des activités de la direction générale. Dans son organisation initiale, elle comprenait six divisions. Celles-ci étaient respectivement chargées de l’approvisionnement ; des assurances et de la préparation des accords ; du marché commun et des relations avec les organisations industrielles et syndicales ; de la rentabilité, du calcul et de l’analyse des coûts, des investissements et du financement ; des programmes indicatifs et de la politique énergétique ; enfin, de la documentation industrielle et économique, responsable de la collecte, du traitement et de la diffusion des informations nécessaires à l’exercice de l’ensemble de ces missions. En janvier 1962, la division des assurances et de la préparation des accords prit le nom d’« Affaires générales, assurances et préparation des accords », traduisant un élargissement de son champ de compétences.

Le remaniement du 1er décembre 1964 modifia l’organisation de la direction « Économie ». La division qui réunissait jusque-là les questions d’analyse des coûts et d’investissements fut scindée en deux entités distinctes : d'une part une division des coûts, de la rentabilité et du financement, à laquelle fut également confié le transport des matières radioactives ; d'autre part une division des investissements et de la recherche industrielle. Parallèlement, la division des assurances fut rebaptisée « Problèmes spéciaux et assurances nucléaires », celle du marché commun devint « Relations industrielles et marché commun nucléaire », tandis que la division des programmes indicatifs adopta l'intitulé de « Programmes nucléaires et politique énergétique ». La division de documentation industrielle et économique disparut quant à elle en tant qu’entité autonome. La division d'approvisionnement fut la seule à conserver son intitulé et ses attributions sans modification notable.
Cette réorganisation traduisit une spécialisation accrue des fonctions exercées par la direction comme l’analyse des coûts, l’investissement, le marché et la programmation au prix de l'abandon de la fonction documentaire. Il convient toutefois de se garder de déduire de ces seules évolutions organiques une réorientation substantielle des priorités de la direction générale : seule l’étude des dossiers et des pratiques administratives permettrait d’apprécier l’éventuelle portée doctrinale de ces changements.