Az atomenergia a magreakciók kontrollált felhasználásával hőt és elektromosságot állít elő, amelyet víz felforralására és gőzturbinák meghajtására használnak. Az első működő reaktort Enrico Fermi építette 1942. december 2-án, de a korai grafitmoderátoros típusok instabilak voltak (pozitív üregtényező), ami hozzájárulhatott a csernobili katasztrófához is. A modernebb nyomott-vizes reaktorok (pl. a paksi atomerőmű) jelentősen stabilabbak, de nem kockázatmentesek – ezt a Three Mile Island-i baleset is mutatja. 2007-ben 439 atomerőmű működött 31 országban, a világ villamosenergia-termelésének 13-14%-át adva; Franciaország a legnagyobb arányban (80%) támaszkodik rá, míg az USA, Franciaország és Japán együtt a globális nukleáris energia 57%-át adja. Az Európai Unióban 15 országban van működő atomerőmű, 12-ben pedig nincs, ami jelentős politikai megosztottságot tükröz. Emellett nukleáris meghajtást is alkalmaznak hadihajókon és jégtörőkön, ami tovább bővíti az atomenergia felhasználási területeit.