Az atomerőművek (általában az urán) maghasadásával vizet melegítenek, és gőzt vezetnek át egy turbinán, amely szén-dioxid-mentes villamos energiát termel. 2020-ban az atomerőművek a globális villamosenergia-termelés mintegy 10%-át adták.

A Föld körülbelül egymilliárd évnyi uránkészletet tartalmaz, ami hosszú távú erőforrássá teszi azt. Mivel egyre nagyobb hangsúlyt fektetnek a gyors szén-dioxid-mentesítésre, egyesek új atomerőművek építésében érdekeltek, amelyek közvetlenül a szén- és gázerőműveket, mint állandó áramforrásokat váltanák fel. Történelmileg azonban az atomerőművek építése lassú és drága, és bár alacsony kibocsátású energiaforrást jelentenek, a szélesebb nukleáris ellátási lánc problémásabb. A radioaktív urán bányászata lakhatatlanná teheti a területet, és a káros hulladékok tárolása is problémákat okoz.

A meglévő atomerőművek hasznos forrást jelentenek a megbízható „alapterhelésű” energiaellátáshoz, de a hosszú építési idő, a költségek és az ökológiai következmények miatt az emberek bizonytalanok. A szabványosított „moduláris erőművek” és más kísérleti nukleáris technológiák megoldhatnak bizonyos biztonsági, költség- és időbeli problémákat, de a szkeptikusok általában az olcsóbb, kipróbált és bevált tiszta energiatermelésbe, például a szél- és napenergiába való beruházást támogatják - a tárolási megoldásokkal és más „rugalmas” technológiákkal együtt, hogy kielégítsék az energiaigényünket.