Polytechnicien, Alain Bugat est également diplômé de l'Ecole nationale supérieure des technologies avancées. Selon l'Académie des technologies, il a mené une "carrière entièrement consacrée aux technologies avancées, soit au sein de la recherche publique soit au sein d'entreprises industrielles, avec deux dominantes : l'énergie nucléaire et les énergies renouvelables, et les technologies de l'information".
Alain Bugat a notamment été administrateur général du Commissariat à l'énergie atomique (CEA) français de 2003 à 2009. Il a également occupé la vice-présidence de la plateforme européenne sur l'hydrogène et piles à combustible de 2003 à 2008. Alain Bugat a été co-fondateur de l'Alliance de recherche européenne de l'énergie (EERA), qui réunit les plus grands centres européens de recherche du domaine de l'énergie. Il a créé en 2009 la société NucAdvisor, dédiée au conseil, à l'expertise et à l'assistance à maitrise d'ouvrage dans le nucléaire, et qu'il a présidé jusqu'en 2014.
Il est actuellement membre du conseil d'administration du groupe SNEF (installations électrique).
