Utilitzen, entre d'altres, urani enriquit, fent una reacció de fissió nuclear, la qual produeix la ruptura del nucli de l'àtom, generant una gran quantitat d'energia calorífica. La calor produïda serveix per a crear vapor d'aigua, el qual acciona la turbina. Unida a la turbina, hi ha el generador de corrent, anomenat alternador.

El corrent elèctric generat passa per un transformador que s'encarrega d'adequar la intensitat i la tensió per al seu transport fins les estacions transformadores properes a les poblacions.

Les centrals nuclears no es poden aturar ni engegar amb un període curt de temps, la qual cosa obliga a consumir els excedents nocturns d'energia elèctrica per diversos mitjans, per exemple, afavorint les tarifes nocturnes.

Un dels inconvenients més greus d'aquestes centrals és que generen residus radioactius, alguns dels quals tenen milers d'anys de vida, amb el corresponent problema d'emmagatzematge.