核能应用的领域很多，除了发电和军事用途，其它常见的如医学治疗、射线探伤、食品消毒杀菌、供汽供热、海水淡化等。
核能发电
核电站，利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电。它与火力发电极其相似，只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。
原子弹
原子弹，是利用爆炸性核反应释放出的巨大能量对目标造成杀伤破坏作用的武器。
核动力舰船
核动力推进，目前主要用于核潜艇、核航空母舰和核破冰船。由于核能的能量密度大、只需要少量核燃料就能运行很长时间，这在军事上有很大优越性。尤其是核裂变能的产生不需要氧气，故核潜艇可在水下长时间航行。
核动力电池
在美国航空航天局（NASA）科学家的字典里，“核电池”被称为多任务放射性同位素热电发生器。它的原理很简单，利用半衰期较长的放射性元素稳定衰变时发出的热量，将热能转化成电能为全系统供电。美国“好奇”号火星车使用的是约5公斤重的钚-238。
食品辐照
食品辐照技术以辐射加工技术为基础，运用X射线、γ射线或高速电子束等高能射线对食品进行加工处理，达到杀虫、杀菌、抑制生理过程、提高食品卫生质量、保持营养品质及风味、延长货架期的目的。辐照食品比用巴斯德杀菌法消毒、热杀菌，或者罐装食物能更长期保持原味，更能保持其原有口感。
医学治疗
放疗就是放射治疗，指用射线消除病灶。放射治疗作为治疗恶性肿瘤的一个重要手段，对于许多癌症可以产生较好效果。放射疗法是用X线，γ线、β射线等放射线照射在癌组织，由于放射线的生物学作用，能最大量的杀伤癌组织，破坏癌组织，使其缩小。
核能供热
核供热技术不仅可用于海水淡化，还可用于城市供暖、制冷，提供工业蒸汽等多方面，广泛用于煤的气化、炼铁等耗热巨大的行业。清华大学在5 MW的低温供热堆上已经进行过成功的试验。
