Atomkraftwerke arbeiten im Prinzip wie andere Wärmekraftwerke (Kohle, Öl, Gas): Hochdruck-Wasserdampf treibt eine Turbine, deren Rotationsenergie in einem Generator in Strom umgewandelt wird. Der Unterschied liegt nur in der Art des Brennstoffs.
Die Wärme entsteht durch Kernspaltungen. Uran-235-Atome nehmen freie Neutronen auf und werden dadurch in zwei kleinere Kerne gespalten. Deren Masse ist etwas geringer als die des ursprünglichen Uran-Atoms. Die fehlende Masse tritt als Bewegungsenergie der Spaltstücke, der Neutronen und der Gammastrahlung auf. Sie wird beim Abbremsen in Wärme umgewandelt.
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Neben den Uran-Brennstäben werden in einigen AKW auch sogenannte MOX-BE verwendet. Das steht für Mischoxid-Brennelement. Diese enthalten außer Uran auch einen Plutoniumanteil. Mehr dazu im Zusammenhang mit der sogenannten Wiederaufarbeitung.