परमाणु ऊर्जा ऊर्जा का एक विवादास्पद स्रोत है, जिसके अद्वितीय फायदे और नुकसान दोनों हैं। यूरेनियम -235 या प्लूटोनियम -239 समस्थानिकों का उपयोग करके परमाणु विखंडन के माध्यम से ऊर्जा बनाई जाती है। इस प्रक्रिया के दौरान बड़ी मात्रा में गतिज ऊर्जा उत्पन्न होती है और बिजली में परिवर्तित हो जाती है। परमाणु नियामक आयोग संयुक्त राज्य अमेरिका में परमाणु ऊर्जा उद्योग की देखरेख करता है।
परमाणु ऊर्जा का अन्य ऊर्जा स्रोतों की तुलना में एक अलग प्रकार का पर्यावरणीय प्रभाव होता है। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में असामान्य घटनाएं, जैसे विनाशकारी भूकंप के बाद रेडियोधर्मी सामग्री का निकलना, पर्यावरण के लिए गंभीर परिणाम हो सकते हैं। व्यापक बैकअप सिस्टम और आधुनिक तकनीक इन घटनाओं के होने की संभावना को कम कर सकती है। उत्पादित कचरे को छुट्टी दे दी जाती है, उच्च स्तर के रेडियोधर्मी खर्च किए गए ईंधन और निम्न से मध्यवर्ती स्तर के रेडियोधर्मी कचरे को छोड़ दिया जाता है। एक आधुनिक परमाणु संयंत्र एक वर्ष में लगभग 1,050 घन फीट जमा कचरा पैदा करता है; इसकी तुलना 1000 मेगावाट के कोयला संयंत्र से करें जो हर साल लगभग 24,250 टन नाइट्रस ऑक्साइड और 48,500 टन सल्फर ऑक्साइड वायुमंडल में भेजता है।
परमाणु ऊर्जा संयंत्रों को आतंकवादी हमलों से पूरी तरह से संरक्षित किया जाना चाहिए। चोरी की गई ईंधन की छड़ें संभावित रूप से "गंदा बम" बनाने के लिए इस्तेमाल की जा सकती हैं। एक संयंत्र पर एक विमान का हमला रेडियोधर्मी सामग्री को छोड़ सकता है। हालाँकि, परमाणु ऊर्जा का उपयोग किसी देश को बाहरी ईंधन स्रोतों पर निर्भरता को कम करने में मदद कर सकता है और यदि वे ईंधन स्रोत अनुपलब्ध हो जाते हैं तो राष्ट्रीय सुरक्षा खतरों और आर्थिक मुद्दों से बच सकते हैं।
परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की स्टार्टअप लागत अधिक होती है। पौधों को नियंत्रण प्रणालियों और आपातकालीन योजनाओं में भारी निवेश करना चाहिए। व्यापक बैकअप सिस्टम का निर्माण किया जाना चाहिए और कोर मेल्टडाउन के दुर्लभ खतरे को संभालने के लिए आकस्मिक योजनाओं को विकसित किया जाना चाहिए। एक परमाणु संयंत्र के भविष्य के डीकमीशनिंग की लागत पर भी विचार किया जाना चाहिए और वित्त पोषित किया जाना चाहिए। इन लागतों के बावजूद, यूरेनियम के लिए इस्तेमाल किया परमाणु ऊर्जा संयंत्र ऊर्जा का एक अत्यधिक केंद्रित स्रोत है जो आसानी से परिवहन करता है।
रेडियोधर्मी कचरे को दीर्घकालिक भंडारण प्रणालियों में रखा जाना चाहिए। खर्च किए गए ईंधन की छड़ें खतरनाक रेडियोधर्मिता का उत्सर्जन करती हैं जो रेडियोधर्मी क्षय के माध्यम से समय के साथ धीरे-धीरे कम हो जाती हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में उच्च स्तर के परमाणु कचरे के लिए कोई स्थायी सुविधा नहीं है, इसलिए खर्च किया गया ईंधन आमतौर पर परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के पास की साइटों में संग्रहीत किया जाता है।