Mwatuko nyuklia (pia mgawanyo nyuklia) kwa (Kiingereza nuclear fission) ni mchakato ndani ya atomu ambapo kiini cha atomu kinagawiwa kuwa vipande vidogo zaidi. Mchakato huo unaachisha nishati nyingi ukitumiwa katika tanuri nyuklia na pia katika mlipuko wa silaha ya nyuklia. Mwatuko nyuklia hutokea ama kama unururifu (kwa Kiingereza radioactivity) au kama mmenyuko nyuklia (nuclear reaction). Mwatuko huo unatokea tu kwenye atomu nzito sana, yaani zenye kiini cha atomu kikubwa. Ulitambuliwa mara ya kwanza kwenye atomu za urani. Mwatuko nyuklia hutumiwa kwa teknolojia. Pale ambapo mchakato unaendeshwa polepole, kama katika tanuri nyuklia, nishati inayotoka hutumiwa kwa kutengeneza umeme. Pale ambapo mchakato unaongozwa kutokea kwa ghafla matumizi yake ni bomu la nyuklia. Kiasi cha nishati kinachopatikana kwa njia ya mwatuko nyuklia kinazidi sana kile kinachopatikana kwa njia ya fueli za kikemia kama vile mafuta au gesi. Kwa hiyo ni chanzo cha nishati chenye uwezo mkubwa sana. Lakini kwa upande mwingine mabaki ya mchakato wa mwatuko nyuklia ni nururifu sana, hivyo kama sumu kushinda elementi kama urani zinazotumiwa kuanzisha mchakato huu na zinaendelea kuwa vile kwa miaka elfu hadi lakhi kadhaa.