Dalīšanās un saplūšana ir dažādi kodolreakciju veidi, kurās enerģija tiek atbrīvota no lieljaudas saitēm starp daļiņām atoma kodolā. Atomu kodols ir visstabilākais, ja saistīšanās enerģija starp daļiņām ir visspēcīgākā. Tas notiek ar dzelzi un niķeli. Vieglākiem atomu kodoliem enerģiju var iegūt, apvienojot šos kodolus kopā, un šo procesu sauc par kodolsintēzi. Kodoliem, kas ir smagāki par dzelzi vai niķeli, enerģiju var iegūt, sadalot tos procesā, ko sauc par kodola skaldīšanu.
Tā kā saistīšanas spēks atoma kodolā satur milzīgu enerģiju, kodolreakcijas principā var nodrošināt tonnas jaudas. Tomēr praktiski apsvērumi padara kodolenerģijas izmantošanu grūtāku nekā kaut kas tik vienkāršs kā ugunsgrēka izcelšana. Skaldīšanai jāizmanto ļoti attīrīta izejviela, parasti urāna vai plutonija izotopi. Izotopi tiek doti priekšroka, jo to nestabilitāte padara tos vieglāk sadalāmus. Šo izotopu attīrīšana ir ārkārtīgi dārga, un tai ir vajadzīgas vairāku miljonu dolāru centrifūgas.
Kodolsintēšanā ir jāsasniedz ārkārtīgi augsta sliekšņa enerģija, lai apvienotu atomu kodolus, un nepieciešamā temperatūra ir miljonos grādu. Dabā vienīgā vieta, kur tas notiek, ir zvaigznes kodols. Pārkarsēta plazma un lāzera jaudas fokusēšana ir divas metodes šīs enerģijas sliekšņa sasniegšanai. Tā kā vielai, kas kalpo par kodolsintēzes vidi, jābūt tik karstai, tā ir jāizolē no apkārtējās vielas, izmantojot spēcīgus magnētiskos laukus vai inerciālu norobežošanu, kas ir Tokamaka reaktora princips. Tomēr kodolsintēzei ir nepieciešams tik daudz enerģijas, ka neviens vēl nav uzbūvējis reaktoru, kas saražo vairāk nekā patērē.
Skaldīšanas enerģijas negatīvie aspekti ietver gan radioaktīvos blakusproduktus, gan to saistību ar kodolieročiem un sabrukšanu. Apmēram pēdējo desmit gadu laikā kodolfiziķi ir izstrādājuši drošākus reaktoru būvniecības veidus, tostarp radioaktīvo blakusproduktu pārstrādes metodes. Šie sasniegumi ir likuši ASV valdībai atkal sākt atbalstīt kodolreaktoru būvniecību.