Specifikt bruger de uranium-235 , som er en fissil isotop af uran. Dette betyder, at når det er bombarderet med neutroner, opdeler den (fission) og frigiver en enorm mængde energi. Denne energi bruges derefter til at varme vand, der producerer damp, og drejer derefter turbiner til at generere elektricitet.
Mens uran er det mest almindelige brændstof, er der nogle nyere reaktordesign, der udforsker ved hjælp af andre materialer, såsom thorium. Uran er dog stadig den dominerende brændstofkilde for atomkraftværker i dag.