НКМЗ сотрудничает с Объединенным институтом ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна) с 2002 года. За эти годы НКМЗ участвовал в масштабном проекте коллайдера NICA, создании оборудования для ускорительных комплексов, специфического нестандартного оборудования сложных физических установок, в том числе магнитопровода для магнита МРD, его вакуумной камеры и вакуумных объемов циклотрона ДС280 (циклотрон – резонансный циклический ускоритель тяжелых частиц (протонов, ионов), работающий при постоянном во времени магнитном поле).
В 2010 началось сотрудничество НКМЗ с лабораторией физики высокой энергии (ЛФВЭ) ОИЯИ. Для ЛФВЭ были изготовлены и поставлены специфические изделия. Следует отметить полное отсутствие технической документации, ее просто не существовало. У заказчика была лишь идея, и конструкторы НКМЗ смогли воплотить ее в техническую документацию и успешно изготовить эти изделия. Всё предназначенное ОИЯИ оборудование требовало строго выполнения условий технического задания и высочайшего качества.
В августе АО НКМЗ получил письмо от полномочного представителя правительства Украины в Объединенном институте ядерных исследований в котором, в частности, говорится: «От имени директората Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ) я хотел бы выразить Вам, а через Вас и руководству и сотрудникам Новокраматорского машиностроительного завода (г. Краматорск) нашу огромную благодарность и признательность за вклад в реализацию комплексного проекта ускорителя для Фабрики сверхтяжёлых элементов — крупного достижения ОИЯИ в области глобальной научно-исследовательской инфраструктуры».
Объединенный институт ядерных исследований — крупный международный многоплановый центр, учрежденный правительствами 18 государств, зарегистрированный ООН. Помимо России, Польши, Чехии, Украины, Словакии на правительственном уровне с ОИЯИ сотрудничают Германия, Италия, Египет, ЮАР и другие страны. Данный институт имеет тесные контакты с Европейской организацией ядерных исследований (ЦЕРН), а конкретнее, задействован в более полутора десятков фундаментальных исследований.
Все годы сотрудничества с ОИЯИ были плодотворными, а выводы руководителей лабораторий института подтверждали высокий инжиниринг и качество продукции НКМЗ, предназначенной для изучения высоких энергий.