Également appelée fission nucléaire, la division d'un atome entraîne une réduction de sa masse globale, provoquant la libération d'une quantité d'énergie relativement massive. Pratiquement chaque atome peut générer de l'énergie nucléaire de cette manière, mais ceux qui ont la plus grande masse atomique fourniront le plus d'énergie à partir de la fission.
Les réacteurs nucléaires dépendent de la fission pour générer de la chaleur, qui fait ensuite bouillir les piscines de refroidissement, entraînant des turbines à vapeur. Dans d'autres cas, c'est le processus de fission soudain et violent qui entraîne des explosions nucléaires qui peuvent dévaster de vastes zones géographiques. Le processus lui-même est remarquablement efficace, mais nécessite un investissement initial important en énergie pour être généré. Contrairement à la fission, le processus de fusion par lequel deux atomes sont joints génère plusieurs fois plus d'énergie, mais ne présente pas de risque de contamination ou de pollution nucléaire. De plus, les barres de combustible isotopique usé restent dangereuses pendant des milliers d'années, tandis que les matériaux consommés pendant le processus de fusion restent sûrs à manipuler et à transporter. Le processus de fusion le plus courant, celui de convertir l'hydrogène et l'oxygène en eau, est souvent le plus simple et le plus fréquemment mentionné. Non seulement ces deux éléments sont les plus nombreux, mais ils se rejoignent également plus facilement que d'autres éléments.
