原子核能就是某些原子核在外界条件作用下，发生裂变、衰变及聚变作用，并同时释放出巨大的能量。原子核能，主要有裂变能和聚变能。利用这巨大的能量来进行发电的装置，就称为核电站。据统计，1公斤铀－235裂变时放出的能量相当于4500吨原煤燃烧时放出的热量，从综合经济效果看，它既安全又较干净。虽然一次性投资大，但长期看经济上是合算的，所以它的推广普及比较快。核电对弥补能源短缺、协调能源分布不均、缓解交通运输紧张、促进经济发展起着越来越大的作用。
正在研究的是核聚变能。核聚变能是由较轻的原子核（如氘、氚等核）在中子作用下，聚合成较重的氦核时所释放出来的能量，1公斤氘核聚变时放出的能量比相同重量的铀核裂变时放出的能量大4倍之多。但要有控制地利用核聚变能，在技术上难度是比较大的，因为要使两个相同的核电荷聚合，必须克服它们间的静电排斥力，也就是要达到“热核点火”的条件很苛刻。目前人们利用激光和强磁场约束对此研究有了一定进展。几十年来，受控核聚变发电一直是人类探索新能源的尖端课题，因为氘、氚核燃料在海水中储藏量达24.3万亿吨，足够人们用上几百亿年，这项技术一旦成功，势必会带来能源史上一场伟大革命。