Die Kernenergie zählt zwar nicht zu den fossilen Energiequellen, kann aber auch nicht zu den erneuerbaren Energiequellen gezählt werden. Die Gewinnung von Kernenergie erfolgt in Kernkraftwerken mithilfe des Schwermetalls Uran.

In einem Kernkraftwerk wird, gleich wie in einem konventionellen Kraftwerk, die Kraft des Wasserdampfes genutzt, um Turbinen anzutreiben, die an Stromgeneratoren gekoppelt sind. Der Kernreaktor ist in seiner grundlegenden Funktion mit dem befeuerten Kessel eines herkömmlichen Kraftwerks vergleichbar.

Die benötigte Wärme wird durch die Spaltung von Atomkernen erzielt. Im Inneren des Reaktorkerns befinden sich die Brennstäbe. Diese sind mit Pellets aus angereichertem Uran 235 bestückt. Die Urankerne werden zur Spaltung angeregt, indem sie mit Neutronen beschossen werden. Durch diesen Beschuss werden neue Neutronen freigesetzt, welche ihrerseits wiederum andere Atomkerne spalten. So entsteht eine Kettenreaktion, die innerhalb kürzester Zeit riesige Wärmemengen freisetzt. Bei Kernkraftwerken wird zwischen unterschiedlichen Reaktortypen unterschieden. Betrieben werden Kernkraftwerke unter anderem mit Siedewasserreaktoren, mit Druckwasserreaktoren, mit Brutreaktoren, mit Hochtemperaturreaktoren und mit Schwerwasserreaktoren. In Deutschland sind großteils Kernkraftwerke mit Druckwasserreaktoren in Betrieb. Einige Kernkraftwerke Deutschlands haben jedoch auch Siedewasserreaktoren in Verwendung.

Die friedliche Nutzung wurde nach der Entdeckung der Kernenergie ab Mitte des 20. Jahrhunderts stark gefördert. Dies führte zum Bau zahlreicher Kernkraftwerke bis ins Jahr 1986. Nach den Unfällen in Block 2 des Atomkraftwerkes Tree Mile Island in Harrisburg am 27. März 1979 und dem schweren Reaktorunglück von Tschernobyl am 26. April 1986 kippten jedoch öffentliche Meinung und politische Stimmung gleichermaßen. In Ergänzung mit bereits zuvor bekannten Argumenten war der Neubau von Kernkraftwerken in den USA oder in Deutschlang politisch so gut wie nicht mehr durchsetzbar. Anders hingegen verhält sich die allgemeine Stimmung in Russland, Südafrika, China oder Japan, wo die Gewinnung von Kernenergie in Kernkraftwerken allgemein akzeptierte wird. Auch in Europa wandelte sich die öffentliche Meinung in einigen Ländern seit Beginn des 21. Jahrhunderts. So ist auch hier ein genereller Trend hin zu einer gesteigerten Akzeptanz von Kernkraftwerken nachweisbar.

Deutschland bereitet sich auf einen Ausstieg aus der Kernenergie vor. So soll der Anteil der durch Kernenergie gewonnenen Energie bis ins Jahr 2020 von 148,4 Terrawattstunden im Jahr 2008 auf schließlich 9 Terrawattstunden abgesenkt werden. Ermöglicht werden soll dieser Ausstieg aus der Kernenergie einerseits durch Effizienzsteigerungen, andererseits durch einen massiven Ausbau der erneuerbaren Energien. In Österreich wurde 1979 im Zuge einer Volksabstimmung über den zukünftigen Weg abgestimmt. So kam es, dass sich die Mehrheit der Österreicher gegen die Kernenergie entschied. Das einzige, damals bereits fertig errichtete, Kernkraftwerk Österreichs wurde nie in Betrieb genommen.