В Българска Академия на Науките Желю Желев е научен секретар на БАН в продължение на 5 години. От 1985 година е председател на Академичния съюзен комитет при БАН

В Института за ядрени изследвания и ядрена енергетика при БАН Желю Желев е бил заместник директор (1973).

В катедрата по атомна физика при Софийския униврситет е бил асистент (1950–1954). Избран е за професор през 1978 година

В Обединения институт за ядрени изследвания в Дубна (Русия) е бил научен сътрудник (1959–1965), старши научен сътрудник (1965–1970), ръководител на научната група по "Магнитна ядрена спектроскопия" (1964–1970), заместник началник на отдел по "Ядрена спектроскопия и радиохимия (1966 – 1968), заместник директор на Лабораторията за ядрени проблеми (1968–1970) и член на научния съвет на ОИЯИ (1966 – 1967; 1973; 1975 – 1981; 1983–1988)

Съюзен живот

Желю Желев е бил заместник председател на Дружеството на физиците в България и негов почетен член

Награди

Медали: "Сто години БАН" (1969); "25 години народна власт" (1969)

Желю Желев е лауреат на Димитровска награда през 1984 година

Публикации

1. Ж. Желев, Л. Митрани, Н. Василева, Измерване броя на въздушните йони в работни помещения, Годишник на Софийския университет, Физико-математически факултет, т. 48, 1, ч. 1, с. 239-245 (1954)

2. Ж. Желев, Н. Йорданов, Л. Митрани, Относно абсолютната геологическа възраст на магнетит от Витоша, определена по хелиевия метод, Известия на Химическия институт, т. 5, с. 103-112 (1957)

3. Ж. Желев, Върху радиоактивността на българските изворни води, Известия на Физическия институт с АНЕБ при БАН, т. 9, кн. 1, с. 111-120 (1961)

4. Ж. Желев, И. Петков, Русско-Болгарский словарь по ядерной физике и технике, Москва (1965) 424 с.

5. С. Габраков, Ж. Желев, И. Пенев, Ядрена спектроскопия - постижения, B: Проблеми на съвременната физика, Наука и изкуство, София (1976)

6. Ж. Желев, И. Пенев, И. Маринов, Х. Протохристов, Устройство за определяне херметичността на работили горивни касети на водно-водно енергийни касети, Изобретение 34312 (1983)

7. Ж. Желев и др., Устройство за контрол на нивото на течност в капилярна тръба, Патент BG 38752, G01 N 11/06, BG Reg. No 67447/08.11.1984