1942年12月，美籍意大利犹太人弗米在美国芝加哥大学建造了世界上第一座核裂变反应堆。
1951年，美国原子能委员会在爱达荷州钠冷快中子增殖实验堆1号首次利用核能发电。
1954年，原苏联建成了世界上第一座功率为5MW的商用核电厂，向工业电网并网发电；第一座商业化气冷核电站于1956年在英国西北的CalderHall开始运行。
第一代核电厂（GEN-Ⅰ）是早期的原型堆核电厂，发展于1950-1960年代。
使用天然铀为燃料，石墨或重水作为慢化剂，受技术限制，普遍功率较低、经济性和安全性不足，验证了核能发电的技术可行性。
第二代核电厂（GEN-Ⅱ）发展于1960-1990年代，在第一代基础上开发建设的300MW以上的大型商用核电厂。
大多建于1970年代石油危机期间，具有较为安全、技术成熟、经济型竞争力强的特点。
1979年，美国三里岛核事故后，第三代反应堆技术开始发展。
第三代核电厂（GEN-Ⅲ）主要是满足更高的安全性指标的先进核电厂，采用标准化和最优化设计，降低事故概率，增加安全装置冗余度，代表反应堆AP1000、欧洲压水堆EPR、华龙一号等。
目前，中国核电前沿技术主要围绕第三代核反应堆技术自主研发核第四代核反应堆的模块化、大型化和商业化展开。
“华龙一号”是我国具有完整自主知识产权的三代核电技术，满足全球最新核安全标准，是我国核电创新发展的重大标志性成果，单台机组电功率120万千瓦，正在运行的机组一共4台，国内2台（福建福清核电），国外2台（巴基斯坦卡拉奇核电站）。
核电设施被认为是许多发展中国家的一个不可行的解决方案，其电力系统通常很小，没有能力容纳大容量的机组。
2016年，全球首个小型堆“玲龙一号”通过国际原子能机构安全审查，其特点是小型化、模块化、一体化、非能动，电功率只有12.5万千瓦，除了发电，玲龙一号还能满足多种需求，如城市供热、海水淡化、石油开采、工业蒸汽等，甚至用于航母动力。
据统计，截至2022年底，我国商运核电机组53台，总装机容量5557万千瓦，已经核准在建的有28台、装机3272万千瓦，我国在建机组装机容量连续保持全球第一。
辽宁红沿河核电站是当前我国正在运营中的最大核电站，是世界第三大核电站，它安装了6台百万千瓦级核电机组，总装机容量超过671万千瓦。
