核能发电是指将核能转变为电能的发电方式，核能发电的核心装置是核反应堆，通过裂变的中子能量“燃烧”而产生热能，将水加热。加热后的水蒸气推动发电机旋转，从而产生电力。
核能发电与火力发电非常相似，只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外，其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。
核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时放出中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除 去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。
核能发电的优点是：
1、发电速度快。核反应堆可以在很短的时间内迅速产生能量。
2、环境污染低。核能发电不产生碳排放，不会造成温室效应。如果核废料处理妥当，也不会产生环境污染。
3、原材料可以运输，而且不受时间、地点、天气和自然环境的限制。
4、发电的核原料需求量少。一座发电功率为100万千瓦时的核电站，其一年所需核原料仅为10——15吨;而同等功率的火力发电站，一年则需要消耗上百万吨的煤炭。
