I konvensjonelle atomkraftverk foregår energiproduksjonen ved fisjon, men det forskes på muligheten for også å utnytte fusjon i fremtiden. Akkurat som konvensjonelle varmekraftverk genererer elektrisitet ved å utnytte termisk energi som frigjøres ved forbrenning av fossilt brensel, konverterer et atomkraftverk energien som frigjøres fra kjernene av atomer ved fisjon som foregår i en atomreaktor. Varmen fjernes fra reaktorkjernen ved et system som benytter varme for å generere damp, som driver en dampturbin koplet til en generator som produserer elektrisitet.