Doğada bulunan uranyum çekirdeğinde 143 nötron bulunan Uranyum-235 izotopuna, bir nötronun çarpması sonucu ,aynı bilardo masasında topların saçılması gibi ikiye bölünür ve saçılırlar. Bu saçılma esnasında sahip oldukları kinetik enerji ısı enerjisine dönüşür ve malzemenin sıcaklığı yükselir. Bir soğutucu eleman yardımıyla (su veya gaz) çekilen bu ısı bir ısı değiştiricisine gönderilerek ikinci bir devredeki suyun buharlaşması sağlanır ve türbinlere gerekli buhar üretilir. Bazı tiplerde ise reaktörün içinde suyun buharlaşmasına müsade edilir ve ısı değiştiricisi kullanımına gerek kalmaz. Bu işlemin devamlı olması için gereken nötronlar ise bölünme olayında kendiliğinden oluşmaktadır,zira fisyon ürünleri yanı sıra,her bölünmede 2 ila 3 nötron açığa çıkmakta ve olay bir zincir reaksiyonu olarak devam etmektedir. Eğer olaya böyle devam edilirse yeni her fisyonda oluşan nötronlar aynen bırakılırsa olay çok kısa sürede kontrolden çıkar, bu nedenle reaktörlerde kullanılan kontrol elemanları bu fazla nötronları yutar ve nötron karşılığında 1 nötron kalması sağlanarak bölünmenin kontrollu olarak sürmesi sağlanır.

Fisyon yapılabilecek elementler sadece U-235 ile sınırlı değildir. Zira reaktörlerde nötronların etkisi sonucu Toryum'dan türeyen Uranyum-233 ile Uranyum-238 den türeyen Plutonyum-239 ve 241 de fisyon yapan elementler olup reaktörlerde yakıt olarak kullanılabilmektedir.