ЗАО «Атомстройэкспорт» создано 25 марта 1998 года на базе двух крупных российских организаций, осуществлявших строительство АЭС за рубежом: ОАО «Атомэнергоэкспорт» и ВПО «Зарубежатомэнергострой».

К тому времени эти объединения проработали 25 лет и накопили большой опыт международного сотрудничества. Их основной деятельностью в 1970-1980-х годах стало выполнение межправительственных соглашений по оказанию технического содействия странам Восточной Европы и другим государствам в развитии атомной энергетики. Построено около тридцати энергоблоков атомных электростанций и порядка десяти ядерных научно-исследовательских центров.

Став единственной компанией, представляющей Россию на мировом рынке сооружения АЭС, ЗАО «Атомстройэкспорт» начало строить свою работу в новых условиях.

Переход к рыночным отношениям требовал максимальной концентрации на результате: нужно было доказать конкурентоспособность российских атомных технологий и получить перспективы их широкого продвижения за рубеж. В течение первых десяти лет работы Атомстройэкспорт создавал мощный плацдарм, на котором выстраивал свою репутацию, и двигался вперед шаг за шагом. 

Компании предстояло осуществить контракт на сооружение Тяньваньской АЭС в Китае, строительные работы на которой были начаты в 1997 году, реализовать «под ключ» проект по достройке АЭС «Бушер». Кроме того, в 2002 году Атомстройэкспорт заключил контракт с Индийской корпорацией по атомной энергии на реализацию проекта АЭС «Куданкулам». Выполнение одновременно трех контрактов, заключенных в соответствии с подписанными в советские времена межправительственными соглашениями, было сопряжено с рядом сложностей, которые последовательно и целенаправленно преодолевались. Начало их реализации совпало с периодом затишья в атомной энергетике, но в итоге именно эти зарубежные проекты поддержали предприятия российской атомной промышленности, помогли им сохранить и приумножить имеющийся потенциал, подготовиться к выполнению масштабной программы развития атомной энергетики в России. Осенью 2006 года Атомстройэкспорт выиграл тендер на сооружение АЭС «Белене».  Подписание Контрактного  Соглашения  состоялось 18 января 2008 года в рамках официального визита Президента России в Болгарию.

В 2007 года были сданы в эксплуатацию блоки 1 и 2 Тяньваньской АЭС, а в сентябре 2009 года завершилась их двухгодичная гарантийная эксплуатация.

В настоящее время российская компания «Атомстройэкспорт», входящая в состав Госкорпорации «Росатом»,  строит АЭС «Бушер» в Иране, АЭС «Белене» в  Болгарии,  АЭС «Куданкулам» в Индии. «Дорожная карта» развития сотрудничества между Россией и Индией в сфере атомной энергетики предполагают сооружение в этой стране еще 16 энергоблоков АЭС.  В Китае готовится строительство второй очереди Тяньваньской АЭС и АЭС с реакторами на быстрых нейтронах. В Турции – первой национальной АЭС «Аккую». В Чехии Атомстройэкспорт в составе Консорциума МИР.1200  вместе с чешской ŠKODA JS a.s. и российским ОАО ОКБ «ГИДРОПРЕСС»  участвует в международном тендере на сооружение АЭС «Темелин» 3,4. ЗАО «Атомстройэкспорт» планирует строительство первых АЭС в Белоруссии и Вьетнаме, АЭС «Мецамор» в Армении.  Уже пройден  предквалификационный тендерный отбор в Иордании, планируется принять участие в тендере в Египте.

Атомстройэкспорт признан лучшей российской EPCM-компанией на зарубежных рынках и удостоен Национальной премии в области инжиниринга и управления проектами EPCM Awards.