Tepelná energia sa získava jadrovou reakciou, štiepením jadier ťažkých prvkov (Urán, Plutónium), alebo zlučovaním ľahkých prvkov (vodík). Štiepením Uránu 235 sa získa 83% tepla a 17% radioaktívneho žiarenia. Teplo vzniká v jadrovom reaktore, ktorý má dve hlavné časti: a.) aktívna zóna b.) moderátor (grafit, ťažká voda)
Moderátor spomaľuje pohyb neutrónov. V aktívnej zóne sú umiestnené palivové články. V praxi sa používajú viac okruhové atómové elektrárne.