Το 1938 δύο Γερμανοί επιστήμονες, ο Otto Hahn και Fritz Strassman, ανακοίνωσαν πυρηνική διάσπαση βομβαρδίζοντας άτομα ουρανίου με νετρόνια. Οι επιστήμονες γρήγορα ανακάλυψαν πως η διαδικασία διάσπασης ελευθερώνει κατά μέσον όρο 2.5 νετρόνια, συγχρόνως με ένα τεράστιο ποσό ενέργειας.
Η ενέργεια αυτή βγαίνει από την απελευθέρωση της ενέργειας σύνδεσης των πυρήνων. Βρήκαν πως μόνο βαρέα ισότοπα είχαν την ικανότητα για διάσπαση. Από αυτά το Ουράνιο-235 και το Πλουτώνιο 239 ήταν τα πιό δημοφιλή για διάσπαση. Οι πυρήνες αυτών των ισοτόπων βρίσκονται σε μιά υψηλά ενεργητική κατάσταση. Όταν άτομα του U-235 ή Pu-239 απορροφούν ένα νετρόνιο γίνονται ασταθή, που οφείλεται στην περίσσεια ενέργειας, και σπάζει σε αρκετά θραύσματα.
Αυτά τα προκύπτοντα θραύσματα βρίσκονται σε μιά ανυψωμένη ενεργειακή κατάσταση, και την χάνουν με ραδιενεργές διασπάσεις. Αυτά τα θραύσματα είναι γνωστά σαν προϊόντα πυρηνικής διάσπασης και περιλαμβάνουν μια μεγάλη ποικιλία  ισοτόπων, όπως είναι το Cs-137, το Sr-90, το Xe-133, και το I-131.

Η πυρηνική ενέργεια δημιουργείται τιθασσεύοντας την ενέργεια από την διάσπαση των U-235 για την δημιουργία θερμότητας. Επειδή τα προϊόντα της διάσπασης είναι πάλι ραδιενεργά, πρέπει αυτά να συγκρατηθούν. Το U-235 τυπικά είναι σε μορφή δισκίων, φορτώνεται σε μεγάλους σωλήνες κατασκευασμένους από ειδικά κράματα, που τακτοποιούνται σε δέσμες.
Για ασφαλή τιθάσσευση της ενέργειας, στις εγκαταστάσεις της πυρηνικής ενέργειας πρέπει να ελέγχεται ο ρυθμός της διάσπασης. Αυτό κατορθώνεται εισάγοντας ειδικούς ελεγχτές ράβδους κατασκευασμένους από υλικό απορρόφησης νετρονίων για να αφαιρέσει τα επιπλέον νετρόνια. Αυτά απορροφούν τόσα νετρόνια ώστε να υπάρχει ένα νετρόνιο για κάθε άτομο που  διασπάται. Αυτό διατηρεί μιά ελεγχόμενη αλυσσιδωτή αντίδραση, στο πυρηνικό αντιδραστήρα, και είναι γνωστό σαν reaching criticality.
Το πυρηνικό καύσιμο και οι ελεγχτές ράβδοι περιέχονται σε ένα δοχείο-αντιδραστήρα που επιτρέπει σε νερό να ρέει μέσα στο δοχείο και να ψύχει το καύσιμο. Αυτό το νερό θερμαίνεται σε πολυ ψηλή θερμοκρασία, και χρησιμοποιώντας ένα ειδικό εναλλάκτη θερμότητας, ο ατμός που δημιουργείται χρησιμοποιείται για να λειτουργεί μια τουρμπίνα. Έτσι τότε στρέφεται μια ηλεκτρική γεννήτρια.