Як і багато звичайні теплові електростанції виробляти електроенергію шляхом використання теплової енергії звільнений від спалювання викопних видів палива, ядерні енергетичні установки перетворення енергії, що звільняються від ядра атома, як правило, через ядерного розподілу.

При відносно великих ділиться  атомного ядра (як правило, урану-235 або плутонію-239 ) поглинає нейтрон, розщеплення атома часто приводить. Поділу розпадається атом у дві або більше менших ядер з кінетичної енергії (так звані продукти поділу), а також викидів гамма-випромінювання і вільних нейтронів . частка цих нейтронів в подальшому можуть бути поглинені іншими розщеплюються атомів і створювати більш поділів, які випускають більше нейтронів , і так далі.

Це ланцюгова ядерна реакція може управлятися за допомогою поглиначів нейтронів і нейтронів модераторів , щоб змінити частину нейтронів, які підуть на справу більш поділок. ядерних реакторів, як правило, автоматичної і ручної систем закрити реакції поділу вниз, якщо небезпечні умови виявлено.

Система охолодження відводить тепло з активної зони реактора і транспортує його в інший район заводу, де теплова енергія може бути використана для виробництва електроенергії або зайнятися іншим корисної роботи. Як правило, гарячий теплоносій буде використовуватися як джерело тепла для котлів , а також пара під тиском з цього котла потужність один або кілька парових турбін driven електричних генераторів.

Є багато різних конструкцій реактора, з використанням різних видів палива і теплоносіїв та обліку різних схем керування. Деякі з цих проектів були розроблені для задоволення конкретних потреб. Реактори для атомних підводних човнів і великих кораблів, наприклад, зазвичай використовують високозбагачений уран в якості палива. Це паливо вибору збільшується в щільності потужності реактора і продовжує життя корисного навантаження ядерного палива, але є більш дорогим і більш високий ризик розповсюдження ядерної зброї, ніж деякі з інших ядерного палива.

Ряд нових конструкцій для виробництва ядерної енергії, відомі як покоління реакторів IV , є предметом активних досліджень і може бути використане для практичного енергії в майбутньому. Багато хто з цих нових проектів спеціально спроба зробити ядерні реактори поділу чистих, безпечних та / або менший ризик розповсюдження ядерної зброї. пасивно безпечних рослин (наприклад, ESBWR ) можна побудувати  й інші проекти, які, як вважається, майже дурня переслідуються. Термоядерні реактори, які можуть бути життєздатними в майбутньому, зменшити або усунути багато ризики, пов'язані з поділом ядер.