原子核结构发生变化时放出的能量叫核能，也就是原子能。物质所具有的原子能是非常大的，它要比化学能大上几百万倍以至一千万倍。
原子核结构发生变化的形式主要有两种，一种是核裂变，一种是核聚变。重核裂变和轻核聚变时都能放出巨大能量。如铀—235原子核在中子轰击下裂变成为两个（极少数情况下是三个）更轻的原子核，同时放出2—3个新的自由中子；新中子再去轰击原子核引起第二代核裂变反应，如此代代相传形成链式核裂变反应，在这个核裂变反应过程中就释放出了巨大的能量。一个铀—235原子核裂变时能释放出200兆电子伏特的能量（相当于2×10-10焦耳）；1吨铀-235裂变后产生的能量可发电50亿千瓦时，相当于烧煤330万吨。目前世界上的核电厂都是通过核裂变形式产生能量来发电的，而核聚变发电还处在研究之中。
