Diğer tüm termik santraller gibi nükleer enerji santrallerinde elektrik üretimi, ısınan suyun buharlaşması ve su buharının türbinlerini döndürmesi ile elektrik üretilir.
Nükleer santrallerin yararları bakış açısına göre değişmekle birlikte, çok yüksek kapasiteli baz yük santralleri olmaları ve yakıtlarının oldukça ucuz olmasından dolayı ekonomik açıdan tartışmalı olsa da uzun dönem devrede kalması nükleer santrallerinin en önemli yararıdır. Bunun yanı sıra:
- Temiz enerji kaynağı: Sıfır karbon elektrik üretimi gerçekleştiren nükleer enerji santralleri, karbon salınımı yapmadığından çevreci olarak kabul edilir.
- Güvenilir enerji kaynağı: Baz yük santrali olarak kullanılan nükleer enerji santralleri neredeyse her an elektrik üretir ve önemli ölçüde elektrik ihtiyacını karşılar.
- Ucuz elektrik üretimi: Nükleer enerji santrallerinin inşa maliyetinin oldukça yüksek olmasına karşın yakıt maliyeti oldukça düşüktür.
- Yüksek enerji yoğunluğu: Nükleer fisyon ile ortaya çıkan enerji, fosil yakıtın yanmasıyla ortaya çıkan enerjiden 10 milyon kat fazladır.