Az atomerőművek valójában vizet forralnak. Az atommaghasadás (fisszió) széthasítja az atommagokat, és felszabadítja a protonokat meg a neutronokat összekötő energiát. A radioaktivitás által felszabadított energiát a víz felforralására használják, amely meghajtja a turbinákat.
Ez a legbonyolultabb folyamat, amelyet a gőzfejlesztésre valaha kitaláltak. Az atomenergia szénlábnyoma ugyanakkor alacsony, ezért egyesek alapvető megoldást látnak benne a globális felmelegedés leküzdéséhez; mások úgy vélik, hogy sem most, sem a jövőben nem lesz soha költséghatékony más alacsony szén-dioxid-kibocsátású opciókhoz képest.
A gőzturbinák működtetésének szinte kizárólagos technológiája a gáz- vagy széntüzelésű erőmű. A szén esetében a villamos energia előállításakor kibocsátott üvegházgázok mennyisége a számítások szerint tízszer–százszor annyi, mint a nukleáris energiáé.
Jelenleg a nukleáris energia a világ villamosenergia-termelésének mintegy 11%-át teszi ki, míg részesedése a világ összes energiaellátásából körülbelül 4,8%. 30 országban több mint 440 atomreaktor működik, és további 60-at éppen építenek. A működő atomerőművekkel rendelkező 30 ország közül Franciaországban a legmagasabb a nukleáris energia hozzájárulása a villamosenergia-ellátáshoz: több mint 70%. Az atomreaktorokat általánosságban generációjuk szerint sorolják be.
