Reaktor stanowi najważniejszą część elektrowni jądrowej. Paliwo znajduje się w jego rdzeniu; jest w nim również materiał spowalniający neutrony, tzw. moderator. Bez moderatora reakcja łańcuchowa nie przebiegałaby właściwie. Dla spowolnienia przebiegu reakcji i zmniejszenia liczby uwalnianych neutronów wprowadza się do rdzenia pręty kontrolne, pochłaniające część tych neutronów. Pracujący reaktor bardzo się nagrzewa, stosuje się więc różne techniki pobierania od niego ciepła w celu wytworzenia pary potrzebnej do napędu turbin. W reaktorach chłodzonych wodą tłoczy się do rdzenia wodę pod wysokim ciśnieniem. W nowszych reaktorach gazowych do chłodzenia używa się dwutlenku węgla. Rozszczepianie jąder atomów nie jest jedynym sposobem uzyskiwania energii jądrowej. Podczas łączenia się jąder atomów wodoru również wydzielają się ogromne ilości energii. Proces ten nazywa się syntezą jądrową; w ten właśnie sposób powstaje energia słoneczna. Obecnie prowadzi się prace nad zaprojektowaniem elektrowni wykorzystującej zjawisko syntezy jądrowej. W XXI w. ten rodzaj energii będzie stanowił zapewne cenne źródło elektryczności.