20世纪50年代末，朝鲜就已开始了核技术的研究工作。前苏联在1965年帮助朝鲜建立了“宁边原子能研究所”，培训了部分核技术人才。当时，朝鲜从前苏联引进了第一座800千瓦的核反应堆，核技术研究初具规模。宁边成为朝鲜的核工业重地，这里能提炼浓缩的铀元素，可用于生产核武器，因而也成为美国和国际原子能机构（IAEA）格外关注的地方。
到20世纪末，朝鲜相继建成了6个核研究中心、2座研究性质的核反应堆和1座核电试验堆，已在全国范围内探明可开采的铀储量多达400万吨，有6座铀矿可以开采。
朝鲜已建成3座二氧化铀转化厂、1座天然铀燃料组件制造厂和1个核废料贮存场，基本建成了从铀矿开采到核废料处理的核燃料循环体系，具备了研究、制造核武器的能力。
1989年，朝鲜承认在宁边建成的一个电功率为5兆瓦的石墨冷却研究用反应堆因为铀燃料棒外表锆层破损，不得不对核废料进行后处理，并因此获得130克钚。
宁边核设施
宁边核设施位于朝鲜首都平壤以北约130公里处，是朝鲜主要的核研究中心。这里拥有朝鲜唯一的正在运转的5兆瓦核反应堆。
宁边核反应堆属于石墨反应堆，1980年动工，1987年建成。这种核反应堆的废燃料棒可被用来提取制造核武器的原料—钚。
轻水反应堆
根据1994年10月朝美两国在日内瓦签署的关于朝核问题《框架协议》，朝鲜冻结其现有的核计划，美国则负责在大约10年时间内为朝鲜建造一座2000兆瓦或两座1000兆瓦的轻水反应堆；在轻水反应堆建成前，美国将同其他国家一起向朝鲜提供重油，以弥补朝鲜停止核能计划造成的电力损失。
为了履行美朝核框架协议，并为此筹集资金和提供技术，在美国的推动下，朝鲜半岛能源开发组织于1995年3月9日在纽约成立，成员包括韩国、日本、加拿大、澳大利亚、新西兰、芬兰、阿根廷、智利和部分欧盟成员国。同年6月13日，朝鲜和美国在吉隆坡达成落实日内瓦核问题框架协议的具体方案。双方重申履行日内瓦协议的政治承诺。轻水反应堆的模式将由能源开发机构选定，它将是由美国设计、采用美国技术、当前正在生产的先进型。朝美双方将尽早缔结有关轻水反应堆的协议。同时，朝鲜将尽早与能源开发组织举行谈判，解决悬而未决的问题。
1995年12月15日，以美国为首的朝鲜半岛能源开发组织与朝鲜在纽约签署了向朝鲜提供两座轻水反应堆的协议。根据协议，这两座分别为1000兆瓦的轻水反应堆将于2003年建成完工，朝鲜半岛能源开发组织将负责提供建造两座轻水反应堆的技术和资金。而朝鲜将在轻水反应堆建成之后的20年内，每半年支付一次不带利息的建造费。
1997年7月，朝鲜与半岛能源开发组织决定同年8月开始动工修建轻水反应堆。但在《框架协议》执行过程中，由于美国不断怀疑朝鲜仍在继续从事核武器的开发，加上资金筹措困难等因素，使原计划2003年完工的电站工程至今仅仅完成约24%。
2002年12月，美国以朝鲜违反核框架协议为由停止每年向朝鲜提供50万吨重油，朝鲜则宣布解除核冻结，重新启动电力生产所需的核设施。
2003年1月，朝鲜退出《不扩散核武器条约》。11月6日，朝鲜宣布，由于美国通过朝鲜半岛能源开发组织停止履行朝美核框架协议中关于在朝鲜建设轻水反应堆的义务，美国必须向朝鲜支付违约金。在此之前，朝鲜将扣押为轻水反应堆建设而运入施工地区的所有装备、材料及技术资料。11月21日，朝鲜半岛能源开发组织在纽约宣布，该组织在朝鲜建设两座轻水反应堆的工作暂停1年，至2004年12月1日。2004年11月，朝鲜半岛能源开发组织宣布把在朝鲜修建轻水反应堆的计划再冻结1年，在2005年12月1日冻结期满之前再对计划的前景加以评估，并作出决定。
大事记
朝鲜半岛自朝鲜战争以来一直存在着军事对峙，朝核问题实际上是冷战对抗的延续。朝鲜指控美国对其国家安全构成最大威胁，美国则坚持朝鲜半岛无核化。朝鲜认为，朝鲜核问题是由美国敌视朝鲜政策造成的，要解决核问题首先需美国转变对朝政策。朝鲜重申，只要美国不放弃敌视朝鲜政策，朝鲜也就不能放弃核遏制力。为解决问题，朝鲜一直要求与美国进行直接对话，并多次提议与美国签订互不侵犯条约，但美国则要求朝鲜先行放弃核计划，并坚持认为处理朝核问题的恰当方式是通过多边对话。
为和平解决朝鲜半岛核危机，中国政府积极斡旋。2003年4月23日至25日，中、朝、美三方在北京举行了三方会谈。朝鲜在会谈中曾提出同时消除美朝安全疑虑的一揽子解决方案，要求美国作出回应。同年8月27日至29日，中国、朝鲜、美国、韩国、俄罗斯和日本在北京举行首轮六方会谈。
2005年
5月，朝鲜宣布从核反应堆内取出8000根废燃料棒，并称由于美国布什政府2002年12月撕毁了以提供轻水反应堆为核心内容的朝美框架协议，并以核武器对朝鲜进行威胁，朝鲜重新启动了根据框架协议冻结的5兆瓦核反应堆，并恢复了5万千瓦和20万千瓦核反应堆的建设工作。
9月19日，第四轮六方会谈经过两个阶段的艰苦谈判，与会各方一致通过了六方会谈启动以来的首份共同声明：朝方承诺，放弃一切核武器及现有核计划；美方则确认，无意以核武器或常规武器攻击或入侵朝鲜；朝方声明拥有和平利用核能的权利，其他各方对此表示尊重。
此后，美国财政部认定朝鲜利用澳门汇业银行账户从事洗钱和制造假美钞的活动，下令美国金融机构中断与这家银行的商业往来。澳门汇业银行随即中止了与朝鲜的业务，包括冻结朝鲜政府存在银行的2500万美元资金。朝鲜则否认美国的指控。
11月，朝核第五轮六方会谈第一阶段会议在北京举行，会议最终达成具有指导意义的《主席声明》。各方重申将根据“承诺对承诺、行动对行动”原则全面履行共同声明，早日实现朝鲜半岛无核化目标，维护朝鲜半岛及东北亚地区的持久和平与稳定。
2006年
朝美双方围绕“伪造美元”和“金融制裁”问题争执不下，六方会谈陷入僵局。美国声称“金融制裁”针对的是非法行为，与六方会谈“无关”。朝鲜认为，美国没有证据就对朝鲜实行“金融制裁”，表明美国依然对朝鲜实行敌视政策。朝鲜强调，美国必须解除“金融制裁”，否则朝鲜不会重返六方会谈。
7月6日，朝鲜外务省发言人证实，朝鲜确实发射了导弹，但此举是朝鲜“加强自卫国防力量的军事训练的一部分”，与旨在解决朝鲜半岛核问题的六方会谈无关。朝鲜通过对话和协商实现朝鲜半岛无核化目标的决心“至今没有变化”。
7月15日，联合国安理会以15个理事国一致赞成的方式通过了关于朝鲜试射导弹问题的第1695号决议，对朝鲜导弹试射表示严重关切和谴责，要求朝方重新作出暂停导弹试验的承诺。朝鲜外务省16日发表声明，强烈反对1695号决议，表示朝鲜将不受这一决议的任何约束。
10月3日，朝鲜外务省发表声明，宣布朝鲜将在科学研究领域进行核试验，并强调朝鲜希望通过对话和协商实现朝鲜半岛无核化的原则立场“没有变化”。联合国安理会6日发表主席声明，要求朝鲜取消计划中的核试验，立即无条件重返六方会谈，并警告朝鲜，如果无视国际社会劝阻坚持进行核试验，安理会将采取进一步行动。
10月9日，朝鲜宣布成功地进行了一次地下核试验。朝鲜此举引起国际社会的极大关注。
10月14日，联合国安理会一致通过第1718号决议，对朝鲜核试验表示谴责，要求朝方放弃核武器和核计划，立即无条件重返六方会谈，并决定针对朝鲜核、导等大规模杀伤性武器相关领域采取制裁措施。
12月18日至22日，第五轮六方会谈第二阶段会议于在北京举行。
2007年
3月13日至14日，国际原子能机构（IAEA）总干事巴拉迪对朝鲜进行访问，朝方表示愿与国际原子能机构合作，关闭宁边核设施。
3月19日至22日，第六轮六方会谈在北京举行。会后各方发表了第一阶段会议主席声明。各方重申将认真履行在9·19共同声明和2·13共同文件中做出的承诺。
6月21日至22日，朝核问题六方会谈美国代表团团长、美国助理国务卿希尔访问朝鲜。访问期间，他与朝鲜外相朴义春，副外相、六方会谈朝鲜代表团团长金桂冠“举行了很好的会谈” 。22日，希尔在首尔说，朝鲜已经准备迅速关闭宁边核设施。25日，朝鲜外务省发言人在平壤宣布，被冻结在澳门汇业银行的朝鲜资金转移问题已经解决。朝鲜将开始履行朝核问题六方会谈达成的《落实共同声明起步行动》共同文件。26日，国际原子能机构工作代表团一行4人抵达平壤，开始对朝鲜进行访问。访问期间，代表团与朝鲜原子能总局官员进行了多次会谈，并在朝方的大力协助下视察了宁边地区的核设施。代表团团长、国际原子能机构副总干事海诺宁说，通过会谈，代表团已经与朝鲜方面就关闭和封存宁边核设施的验证程序问题达成了共识。
7月14日，在韩国运送的第一批6200吨重油抵达朝鲜先锋港后，朝方关闭了宁边核设施。同日，国际原子能机构的核查人员时隔5年后重返朝鲜，前往宁边地区监督和验证关闭核设施。