Lidé využívají jadernou (atomovou) energii především pro výrobu elektrické energie v jaderných elektrárnách. První jaderná elektrárna, která začala dodávat elektřinu do veřejné sítě, byla postavena v Rusku nedaleko Moskvy v roce 1954. V následujících letech došlo k rychlému rozvoji využití jaderné energie. V roce 1960 činil instalovaný výkon méně než 1 gigawatt (GW), na konci 70. let to již bylo 100 GW a na konci 80. letech dokonce 300 GW. V roce 2013 je v provozu 437 reaktorů ve 31 zemích světa. Celkový instalovaný výkon činí zhruba 370 GW. Ve výstavbě je dalších 68 reaktorů o celkovém výkonu 65 GW. V současnosti se jaderná energetika podílí na celkové produkci elektřiny zhruba 13 %, největší zastoupení má ve Francii (75 %).
V jaderné energetice se využívá štěpná reakce uranu, plutonia a uvažuje se též o využití thoria. Při štěpení atomu se jádra od sebe rozletí a následně narážejí do okolních jader. Dochází tak k přeměně pohybové (kinetické) energie na značné množství energie tepelné. Jaderné štěpení poprvé popsali v roce 1938 němečtí vědci Otto Hahn a Fritz Strassmann, Hahn za tento objev v roce 1944 obdržel Nobelovu cenu za chemii. Štěpná reakce v elektrárně probíhá v reaktoru, který je součástí tzv. primárního okruhu. Vzniklé teplo se přes parogenerátor předává okruhu parní turbíny - okruhu sekundárnímu. Turbíny roztáčejí generátor, ve kterém vzniká elektřina.
Dalším nezanedbatelným přínosem odvětví jaderné energetiky kromě výroby elektrické energie je i využití jaderné energie pro pohon dopravních prostředků (vojenské lodě, ponorky, kosmické sondy), výroba izotopů pro lékařské a průmyslové využití, vytápění odpadním teplem a další. Hlavním problémem jaderné energetiky jsou obavy z její bezpečnosti (havárie jaderných elektráren) a nutnost skladovat vzniklý vysoce radioaktivní odpad. Bezpečné a zejména ekologicky neškodné ukládání tohoto odpadu dosud není ve světě zcela vyřešeno.