核工業是核能開發和利用的綜合性工業部門，也稱原子能工業，是上個世紀產生和發展起來的產業，是一種高新科技戰略工業。到目前為止，我國已建成了從鈾礦勘探到乏燃料后處理與三廢處理的完整核工業體系。
 
　　新中國成立后，1950年成立了中國科學院近代物理研究所，開始致力于核科學技術研究工作。1954年在廣西首次發現了鈾礦資源。1955年開始實驗重水反應堆和回旋加速器的籌建工作。1956年在清華大學成立了工程物理系，專門培養高層次的核工業技術人才。1964年中國第一顆原子彈成功爆炸；1967中國第一顆氫彈又爆炸試驗成功；1971中國第一艘核潛艇試航成功，這一系列事件表明中國核工業是當之無愧的國之脊梁。
 
　　70年代末，隨著改革開放和國家工作重點轉向經濟建設，核工業也經歷了從軍轉民，軍民結合的過程。在改革的浪潮中，核工業為了求生存圖發展，以核為主多種經營，開始從事核能、核技術的和平利用，以及一些民用產品的開發，有的甚至搞起了房地產開發。由于1986年切爾諾貝利核電事故的影響，核工業的發展步入了低谷。但是核工業界堅信，核電是清潔安全的綠色能源，和平利用核能發電的步伐并沒有停滯不前。1988年撤銷了核工業部，其政府職能劃入當時的能源部，組建了中國核工業總公司，負責對核工業企事業單位的經營管理。1983年開工建設的秦山核電廠，歷時八年，于1991年12月15日成功并網發電，于1994年投入商業運行。這是我國第一座自行設計建造的30萬千瓦原型壓水堆核電站，它實現了中國大陸核電零的突破，被譽為“國之光榮”。
 
　　從核電發展總趨勢來看，中國核電發展的技術路線和戰略路線已明確并正在執行，當前發展壓水堆，中期發展快中子堆，遠期發展聚變堆。具體地說就是，近期發展熱中子反應堆核電站；為了充分利用鈾資源，采用鈾钚循環的技術路線，中期發展快中子增殖反應堆核電站；遠期發展聚變堆核電站，從而基本上“永遠”解決能源需求的矛盾。
 
　　核能是到目前為止人類發現的能量密度最高的能源，1公斤鈾-235裂變釋放的能量相當于2700噸標準煤。一座100萬千瓦壓水堆電站，1年的消耗的核燃料僅約25噸，而一座100萬千瓦煤電站，1年要燒300多萬噸煤。并且，核電站向環境釋放的溫室氣體，只是同等規模煤電廠的1％。1954年前蘇聯在莫斯科近郊建成了世界上第一個實驗核電站，揭開了和平利用原子能的序幕。由于核電具有安全性好、運行穩定、壽期長和對環境影響小等優點，具有很強的競爭力。此后世界上許多國家紛紛建造核電站，現在全世界30多個國家和地區運行的430多臺核電機組提供了全世界約16%的發電量。
 
　　我國人口眾多，經濟發展快，但電力嚴重短缺。在夏天和寒冬生活用電高峰期間，許多地方不得不拉工業用電的閘以保民用，使得不少中小型企業需要自備柴油發電機組。我國現在的能源結構中，主要使用的是化石燃料，目前我國的二氧化碳排放量已占世界第一位，所以我國政府十分重視發展核電。1973年我國就決定建造核電站，但由于對核電安全的顧慮和技術路線選擇的爭議等原因，秦山核電廠直到1983年才開工建設，1994年投入商業運行。由此可見我國發展核電始終是以安全為首要目標的。在充分掌握了核電技術以后，開始建造秦山二期核電站(兩臺60萬千瓦壓水堆核電機組)。于1996年開工建設，1號機組在2002年2月6日實現首次并網，為我國核電自主化進一步發展奠定了堅實的基礎。
 
　　大亞灣核電站是我國引進國外資金、設備和技術的第一座大型商用核電站(裝有兩臺單機實際容量為98.4萬千瓦的壓水堆核電機組)，分別于1994年2月和5月投入商業運行。現在，我國大陸已有16臺核電機組正在運行發電，還有29臺核電機組正在建設中。到2020年我國建成的核電總裝機容量將達到4000萬千瓦，核電的比例將上升到全國總發電量的4％左右。
 
　　為利用核能供熱，1989年我國成功了研發了熱功率為5MW的低溫供熱原型堆。“863”計劃提出研發兩種先進反應堆的任務，一是由清華大學核能技術設計研究院承擔的10兆瓦高溫氣冷實驗堆。該反應堆已于2003年1月，實現了72小時滿功率并網發電運行。另一種是由中國原子能科學研究院承擔的中國實驗快堆。該反應堆也已于2011年7月21日10點成功實現并網發電。這表明我國在更加安全、更加可靠的核能系統的研發上已經做好了必要的技術儲備。出于核電安全的考慮，目前我國在建的核電機組中已采用安全性更高的三代機組，并且已經開始建造高溫氣冷堆示范工程和籌建原型鈉冷快堆核電站。
 
　　乏燃料后處理是任何一個想要發展核電的國家必須面對的難題。核電站產生的乏燃料首先會在核電廠內的乏燃料水池繼續冷卻和自然衰變10年左右，然后拿出來進行后處理。目前的處理方法是乏燃料從反應堆里拿出來以后，先把可以回收利用的鈾和钚回取出來。剩下的濃縮成高放廢物進行玻璃固化，最終埋到地底下去。在所有的廢物中大約99%屬于中低放廢物，處理起來相對容易。而剩下的1%高放射性核素，要達到無害化需要數千年、上萬年甚至更長的時間。在現階段，深地質處置是高放廢物處置最現實的一種方法：即在地下建造一個處置庫。為了保障核素不會向外遷移，設置了層層屏障。首先將高放廢物玻璃固化，再將玻璃固化體裝入金屬罐，同時還要找到一塊巨大的天然巖石做處置庫的外殼。從長遠來說，解決核廢料的難題還有賴于嬗變技術的發展，所謂的嬗變技術，就是利用熱核反應裝置提供的高能中子轟擊高放廢物，使得長半衰期的高放射性廢物核素嬗變成半衰期短的核素，從而徹底消滅掉長半衰期的高放廢物。順便補充一點，為研究受控核聚變發電，1984年6月，我國核工業西南物理研究院建成了中國環流器一號(HL-1)裝置；2002年12月建成了先進中國環流器2號A(HL-2A)裝置。中科院合肥等離子體物理研究所建成了超導磁體托卡馬克裝置(HT-7U)。另外，我國還參加了在法國進行的國際聚變試驗堆(ITER)國際聯合攻關項目，該項目的一個重大應用前景就是核廢料的嬗變處理技術。
 
　　在核工業的體系中，還有一個分支是同位素和核技術的應用，是核能為國民經濟建設和人民生活服務另一個重要方面。早在上世紀50年代，同位素和核技術我國就在醫療、工業、農業和科學研究廣等領域做了大量推廣工作。1983年中國同位素公司成立。
 
　　我國同位素的研制和生產包括：通過反應堆和加速器生產人工放射性同位素；提取和生產天然放射性同位素；分離和生產穩定同位素。我國核技術的利用已相當普及，特別如核醫學的醫療和診斷，全國開展核醫學工作的醫療單位已達幾千家，每年有幾千萬人次接受核醫學的診斷和治療。輻射消毒、輻射保鮮、輻射加工、輻射改性的應用十分廣泛。我國輻射育成的新品種已有近千種，占世界第一位。利用輻射探傷、探雷、找水、找油、考古、刑偵破案等作用巨大。