כדי להבין מהו המקור לאנרגיה הגרעינית, יש להבין אילו כוחות פועלים בגרעין האטום:
- הכוח הגרעיני החזק.
- הכוח הגרעיני החלש.
בדיאגרמה המצורפת, המתארת את אנרגיית הקשר של נוקליאון בגרעין, ניתן לראות שהגרעין היציב ביותר (מקסימום אנרגיית קשר ממוצעת, לכל אחד מהנוקליאונים בגרעין), הוא של ברזל (Fe = Iron).
גרעינים כבדים מהברזל, יכולים להתפרק (בתהליכי ביקוע גרעיני ורדיואקטיביות) לגרעינים קלים יותר, וגרעינים קלים מהברזל, ניתן לחבר (בתהליך מיזוג גרעיני) ליצירת גרעינים כבדים יותר. בשני סוגי התהליכים הללו, משתחררת אנרגיה.
הפרש המסות בין גרעיני המקור לגרעיני התוצרים, הופך לאנרגיה, בהתאם למשוואה המפורסמת של איינשטיין, המקשרת בין מסת מנוחה לאנרגיה:
E=Dm*c2.
