核反應有四種方式：核裂變、核聚變、粒子轟擊和核衰變，其中核裂變鏈式反應為核能發電原理。質量較大的原子（如鈾、釷、钚）的原子核在吸收一個中子后會分裂為多個質量較小原子核、同時放出二至三個中子和巨大能量，而新產生的中子引起新的原子核裂變，裂變反應連續不斷地進行下去，同時不斷產生新能量，這個過程就是核鏈式核裂變反應。核裂變鏈式反應即為核能發電的能量來源。
核島部分包括反應堆裝置和一回路系統，主要作用為進行核裂變反應和產生蒸汽。水作為冷卻劑在反應堆中吸收核裂變產生的熱能，成為高溫高壓的水，然后沿管道進入蒸汽發生器的 U 型管內，將熱量傳給 U 型管外側的汽輪機工質（水），使其變為飽和蒸汽。被冷卻后的冷卻劑再由主泵打回到反應堆內重新加熱，如此循環往復，形成一個封閉的吸熱和放熱的循環過程，這個循環回路稱為一回路系統。
常規島部分包括汽輪發電機系統和二回路系統，主要作用為利用蒸汽推動汽輪機組發電。汽輪機工質（水）在蒸汽發生器中被加熱成蒸汽后進入汽輪機（圖中所示高壓缸和低壓缸）膨脹作功，將蒸汽焓降放出的熱能轉變為汽輪機轉子旋轉的機械能。汽輪機轉子與發電機轉子兩軸剛性相連，因此汽輪機直接帶動發電機發電，把機械能轉換為電能。作完功后的蒸汽（乏汽）被排入冷凝器，由循環冷卻水（如海水）進行冷卻，凝結成水，然后由凝結水泵送入加熱器預加熱，再由給水泵將其輸入蒸汽發生器，從而完成了汽輪機工質的封閉循環，此回路稱為二回路。
