Branduolinė energija gaunama iš urano, radioaktyvaus elemento. Kai U-235, urano izotopo, atomo branduolį padalija neutronas, jis išskiria šilumą ir kitus neutronus. Šie išsiskyrę neutronai gali sukelti kitų netoliese esančių U-235 atomų dalijimąsi, todėl atsiranda grandininė reakcija, vadinama branduolio dalijimusi, kuri yra stiprus šilumos šaltinis. Ši šiluma gali būti naudojama generuoti garą, kuris varo turbinas tiekti elektrą pramoniniu mastu.
Maždaug 12% pasaulio energijos gaunama iš branduolio dalijimosi branduoliniuose reaktoriuose. Iš viso 31 šalyje dabar veikia 430 branduolinių reaktorių, dar 70 yra statomi visame pasaulyje. Prancūzija yra pasaulyje pirmaujanti branduolinės energetikos srityje, tris ketvirtadalius visos elektros energijos gamina naudodama branduolinius reaktorius. Palyginimui, JAV maždaug penktadalį elektros energijos gauna iš branduolinės energijos. Kai kurios šalys, tokios kaip Švedija ir Rusija, branduolio dalijimosi metu gaunamą šilumą taip pat naudoja tiesiogiai namams ir pastatams šildyti. Branduolinė energija gali būti naudojama ir kitose srityse: 200 mažesnių branduolinių reaktorių visame pasaulyje valdo 150 laivų, įskaitant atominius povandeninius laivus, ledlaužius ir lėktuvnešius.