Para a utilização prática da energia nuclear, recorre-se a uma reação chamada fissão nuclear. A palavra fissão significa separação, cisão, quebra. A energia nuclear é a energia que mantém unidas as partículas constituintes do núcleo atômico. Assim, a energia nuclear pode ser liberada, quebrando-se o núcleo de um átomo. Ela é provocada por um nêutron, quando este é capturado por um núcleo de grande massa atômica, como o do isótopo 235 do urânio. Depois da captura do nêutron, o núcleo se divide em dois outros, cada um com cerca da metade da massa original, com emissão de dois ou três nêutrons e liberação de uma grande quantidade de energia. São esses nêutrons que, capturados por outros núcleos, produzem a reação em cadeia, que, uma vez iniciada, se mantém no interior de um reator nuclear a fissão.
Nas usinas termonucleares, a energia térmica que vaporiza a água da caldeira é conseguida através da fissão controlada do urânio 238 e do urânio 235, dependendo do tipo de reator da usina.Na fissão nuclear, a reação em cadeia é um processo extremamente rápido, quando não controlado. As explosões de bombas atômicas acontecem por fissão nuclear não controlada.