K útoku došlo v meste Ábsard na severe Iránu, informuje tlačová agentúra AFP.
Mohsen Fachrizáde-Mahábádí zomrel po prevoze do nemocnice.
Vedec bol dlhodobo podozrievaný západnými, izraelskými, ako aj exilovými iránskymi nepriateľmi islamskej republiky z údajného krytia programu vývoja atómovej bomby, ktorý bol pozastavený v roku 2003. Irán však dlhodobo odmieta tvrdenia, že sa usiluje využiť jadrovú energiu na zostrojenie zbrane.
Iránsky minister zahraničných vecí Mohammad Džavád Zaríf vyhlásil, že za incidentom stojí Izrael.
"Teroristi dnes zavraždili uznávaného iránskeho vedca. Tento zbabelý čin - s vážnymi indíciami izraelskej účasti - ukazuje zúfalú snahu o vojnové rozoštvávanie," napísal Zaríf na sociálnej sieti Twitter.
Šéf iránskej diplomacie vyzval medzinárodné spoločenstvo, aby "prestalo používať dvojaké normy a odsúdilo tento teroristický čin".
Fachrizáde-Mahábádí údajne viedol "koordinovaný program vývoja jadrových zbraní", ako uvádzajú americké tajné služby i OSN, informovala tlačová agentúra Reuters.
Fachrizáde-Mahábádí (63) bol členom iránskych Revolučných gárd a expertom na výrobu raketových striel. Podľa miestnych médií sa ho izraelské tajné služby usilovali "eliminovať" mnoho rokov.
Fachrizáde-Mahábádí, ktorého kedysi izraelský premiér Benjamin Netanjahu označil za "otca" iránskeho jadrového programu, v čase incidentu cestoval autom neďaleko mesta Ábsard v okrese Damávand východne od Teheránu. Jeho vražda je najnovším prípadom v sérii atentátov na jadrových vedcov v Iráne v uplynulých rokoch. Irán z nich viní židovský štát.