นิวเคลียร์ฟิชชันคือการแยกนิวเคลียสของอะตอมดังนั้นจึงสร้างผลิตภัณฑ์สองชนิดที่มีมวลประมาณครึ่งหนึ่งของมวลดั้งเดิม ในระหว่างกระบวนการนิวตรอนบางตัวก็ถูกปลดปล่อยออกมาเช่นกัน กระบวนการนี้ปล่อยพลังงานจำนวนมาก ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันเป็นกระบวนการทางกายภาพที่รับผิดชอบในการผลิตพลังงานทุกประเภทรวมถึงที่ใช้ในอาวุธนิวเคลียร์และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
มีองค์ประกอบหลายอย่างที่สามารถใช้ในการแยกนิวเคลียส แต่ส่วนใหญ่คือยูเรเนียม วัสดุนี้ได้รับความนิยมด้วยเหตุผลหลายประการ แต่ที่สำคัญที่สุดสองอย่างคือมันอุดมสมบูรณ์และมีไอโซโทปของยูเรเนียมที่แยกได้ง่าย ไอโซโทปที่ใช้กันมากที่สุดของยูเรเนียมสำหรับการผลิตพลังงานนิวเคลียร์เรียกว่า U-235 นอกเหนือจาก U-235 แล้วพลูโทเนียมก็เป็นอีกสารหนึ่งที่ใช้เป็นพลังงานนิวเคลียร์
สำหรับวัตถุประสงค์ในการผลิตพลังงานนิวเคลียร์จำเป็นต้องมียูเรเนียมเสริมสมรรถนะ นี่จะต้องประมาณ 2 ถึง 3 เปอร์เซ็นต์เพื่อให้สามารถทำงานได้ตามที่ควรจะเป็น กระบวนการของการเสริมคุณค่ายูเรเนียมสำหรับอาวุธนั้นเกือบจะเหมือนกันโดยมีข้อยกเว้นที่น่าทึ่งอย่างหนึ่ง สำหรับอาวุธนั้นปริมาณของ U-235 จะต้องใกล้เคียงกับ 90 เปอร์เซ็นต์ของยูเรเนียมทั้งหมด
ในการสร้างฟิชชันนิวเคลียร์จะต้องรวบรวมวัสดุ นิวตรอนอิสระจะถูกยิงเข้าหานิวเคลียสของอะตอม ไอโซโทป U-235 นั้นดูดซับนิวตรอนไว้ในนิวเคลียส แต่ก็ทำให้โครงสร้างที่ละเอียดอ่อนนั้นไม่เสถียร ดังนั้นจึงแยกเกือบจะทันที นิวตรอนที่ปล่อยออกมาในกระบวนการเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดการปลดปล่อยพลังงาน ในขณะที่ดูเหมือนว่าพวกเขาจะหายไปทฤษฎีของไอน์สไตน์นั้นไม่ได้หายไปเพียงแปลงเป็นพลังงาน
ปัญหาเกี่ยวกับฟิชชันนิวเคลียร์ส่วนใหญ่เกิดจากอนุภาคกัมมันตภาพรังสีที่มีอยู่หลังจากวัสดุถูกแยกออก รังสีที่ปล่อยออกมาอาจอยู่ในระดับสูงจนสามารถเป็นอันตรายต่อเนื้อเยื่อที่มีชีวิตทำให้เกิดโรคมะเร็งและโรคอื่น ๆ ดังนั้นในขณะที่การปล่อยพลังงานเริ่มต้นที่เกิดจากการแตกตัวของนิวเคลียสอาจมีประสิทธิภาพและอันตรายมาก แต่ก็มีอันตรายอื่น ๆ การอภิปรายหนึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์คือสิ่งที่ต้องทำกับองค์ประกอบกัมมันตรังสีเหล่านี้ ทางออกที่รัฐบาลสหรัฐฯโปรดปรานคือการฝังวัสดุที่อยู่ลึกลงไปใต้ภูเขาซึ่งในทางทฤษฎีแล้วมันจะถูกหุ้มฉนวนอย่างเพียงพอจากการก่อให้เกิดอันตราย
ฟิชชันนิวเคลียร์บางครั้งก็สับสนกับฟิวชั่นนิวเคลียร์ ในขณะที่นิวเคลียสของอะตอมแตกตัวเป็นฟิชชันพวกมันจะรวมตัวกันในการหลอมนิวเคลียร์ เทคนิคทั้งสองสามารถสร้างพลังงานจำนวนมาก ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันเป็นกระบวนการที่สร้างนิวเคลียสและอะตอมหลายอะตอม ฟิวชั่นนิวเคลียร์เกือบจะตรงกันข้ามซึ่งมีหลายอะตอมรวมตัวกันเพื่อสร้างนิวเคลียสที่หนักกว่า
