พลังงานนิวเคลียร์เป็นกระบวนการที่ครั้งหนึ่งเคยถูกยกย่องว่าเป็นคลื่นพลังงานแห่งอนาคต การใช้ยูเรเนียมที่ขุดได้ อะตอมจะถูกแยกออก ปล่อยพลังงานนิวเคลียร์จำนวนมากในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ การใช้พลังงานนิวเคลียร์และการแผ่รังสีที่เกิดขึ้นอาจทำให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมหลายประการ
ผลกระทบของรังสีต่อมนุษย์และสัตว์ได้รับการบันทึกไว้เป็นอย่างดีว่ามีผลเสียอย่างร้ายแรง เมื่อได้รับรังสีในปริมาณมาก มนุษย์สามารถพัฒนาเป็นมะเร็งได้ หากควบคุมปริมาณรังสีได้ ก็สามารถใช้รักษามะเร็งได้ แต่ถ้าเกิดการรั่วไหลหรือการสัมผัสโดยไม่ได้ตั้งใจ แทบจะควบคุมการได้รับรังสีไม่ได้ การแผ่รังสียังสามารถทำให้เกิดข้อบกพร่องในมนุษย์และสัตว์ได้ ดังนั้นการได้รับรังสีในป่าอาจนำไปสู่ปัญหาหลายชั่วอายุคนทั่วทั้งระบบนิเวศทั้งหมด
หนึ่งในความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมที่ใหญ่ที่สุดต่อรังสีนิวเคลียร์คือภัยพิบัติเชอร์โนบิลในปี 2529 อุบัติเหตุครั้งนี้ทำให้พื้นที่ 125,000 ตารางไมล์ในยูเครนและรัสเซียได้รับรังสี ผลเสียหายที่ใหญ่ที่สุดอย่างหนึ่งในไม่กี่สัปดาห์ข้างหน้าคือเนื้อเยื่อสืบพันธุ์ของพืช ผลกระทบที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นกับการทดสอบระเบิดไฮโดรเจนในส่วนอื่นๆ ของโลก ต้นไม้เหล่านี้ใช้เวลาประมาณสามปีในการฟื้นความสามารถในการสืบพันธุ์ นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าสามปีเร็วกว่าที่พวกเขาเชื่อว่าพืชจะสามารถสืบพันธุ์ได้อีกครั้ง
มีผลพลอยได้ของเหลวที่สำคัญสองอย่างที่อาจเกิดขึ้นจากพลังงานนิวเคลียร์หากโรงไฟฟ้าไม่ได้รับการตรวจสอบอย่างเหมาะสม สารเคมีเหล่านี้คือไอโซโทปและสตรอนเทียม-90 ทริเทียมเป็นไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของไฮโดรเจนที่ใช้ในป้ายทางออก การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และสีเรืองแสง ไอโซโทปนี้มีความเป็นไปได้ที่จะปนเปื้อนระบบน้ำ และหากกลืนเข้าไป อาจเพิ่มความเสี่ยงในการเป็นมะเร็งในเนื้อเยื่ออ่อนและอวัยวะได้เล็กน้อย สตรอนเทียม-90 ทำหน้าที่เหมือนแคลเซียมและสะสมอยู่ในกระดูกและฟันเมื่อกลืนกิน ไอโซโทปนี้อาจเพิ่มความเสี่ยงของมะเร็งกระดูกและมะเร็งเม็ดเลือดขาวในสัตว์และคน
มีผลกระทบมากมายที่เกิดขึ้นในสิ่งแวดล้อมอันเป็นผลมาจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากจะถูกปล่อยออกมาเมื่อมีการสร้างและบำรุงรักษาโรงไฟฟ้า ซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมโดยรอบ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใช้ระบบทำความเย็นที่ป้องกันไม่ให้เกิดความร้อนสูงเกินไป ระบบนี้จะดึงน้ำจากมหาสมุทรหรือแม่น้ำ จากนั้นนำน้ำอุ่นที่อุ่นกลับคืนสู่แหล่งกำเนิด เนื่องจากน้ำอุ่นกว่าปลามาก จึงอาจฆ่าปลาบางชนิดที่ต้องการน้ำเย็นได้