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, Н. Василева, M. Еникова, И. Пенев, Х. Протохристов, Р. Цолов, Изследване на възбудените състояния на някой неутронно дефицитни изотопи на самарий, Първи национален конгрес на физиците, Резюмета, София, 28.09.-01.10.(1983) с. 62

8. M. Михайлова, Ц. Вълов, Ж. Желев, И. Пенев, Изследване на преходни ядра от областта 50 < z,n < 82, Първи национален конгрес на физиците, Резюмета, София, 28.09.-01.10.(1983) с. 64

9. 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