Nadat in 1938 de splijting van uraniumkernen in Duitsland was ontdekt, kwam het onderzoek naar de toepassing van kernsplijting voor het opwekken van energie snel op gang. In 1942 werd in Amerika de eerste experimentele kernreactor met natuurlijk uranium kritisch gemaakt en in de jaren vijftig werden in Engeland en de Sovjet-Unie verschillende kernreactoren in bedrijf gesteld. Vanaf het begin van de jaren zestig kwam deze ontwikkeling ook in andere landen op gang.

De Nederlandse overheid had al in 1939 de beschikking over een flinke hoeveelheid uranium. Direct na de Tweede Wereldoorlog startte het onderzoek naar kernenergie. Nadat een 'comité voor kernfysica' in november 1945 het Smythe-rapport *  had beoordeeld, stelde het Ministerie van Onderwijs, Kunsten en Wetenschappen (OKW) in februari 1946 de 'Commissie ter bestudering van de physica van de atoomkern' in, later omgedoopt tot 'Commissie voor Atoomphysica'. Deze commissie kreeg onder andere de opdracht om de wenselijkheid van wetenschappelijk onderzoek naar toepassingsmogelijkheden van kernenergie te beoordelen en de regering te adviseren bij eventueel te nemen stappen. De technische toepassingen werden echter financieel niet haalbaar geacht. De commissie adviseerde daarom de aandacht voorlopig op het wetenschappelijk onderzoek te richten. Met dit doel werd in 1946 de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) opgericht. FOM onderzocht in 1947 de mogelijkheid om met het Nederlandse uranium een reactor te bouwen en kwam tot de conclusie dat de hoge kosten dit voorlopig onmogelijk maakten. Om niet achterop te raken bij de internationale ontwikkelingen werd samenwerking met Noorwegen gezocht, waar men in 1950 werkte aan de bouw van een kernreactor in Kjeller. *  Door deze samenwerking kon FOM wetenschappelijk onderzoek verrichten en alvast ervaring opdoen voor het bouwen van eigen reactoren.

De mogelijkheden om een eigen kernreactor te bouwen namen vanaf begin jaren vijftig sterk toe. In 1953 werd het Amerikaanse monopolie op het onderzoek naar kernenergie opgeheven. Ook verviel de noodzaak van de aanwezigheid van zwaar water door de versoepeling van het Amerikaanse verbod op de uitvoer van verrijkt uranium. De energiecrisis in die periode *  leidde ertoe dat kernenergie als een noodzakelijke oplossing voor de energievoorziening werd gezien.

De Tweede Kamer behandelde in 1954 een wetsvoorstel voor de financiering en bouw van een kernreactor in Nederland. Ze stelde als voorwaarde voor de aanname van de wet dat er een afzonderlijke organisatie zou worden ingesteld voor de ontwikkeling van het vreedzaam gebruik van kernenergie. Het Ministerie van Economische Zaken richtte daarom op 6 juli 1955 de Stichting Reactor Centrum Nederland (RCN) op. In de stichting namen de Nederlandse Staat, FOM, de N.V. tot Keuring van Elektrotechnische Materialen (KEMA), de elektriciteitsproductiebedrijven en het bedrijfsleven deel. RCN nam de contracten met Noorwegen en de ontwikkeling van kernreactoren over van FOM.

Op 20 juli 1957 kwam de eerste Nota inzake de Kernenergie van het Ministerie van Economische Zaken uit. Daarin werd een snelle realisering van de toepassingen van kernenergie verwacht; omstreeks 1962 zou volgens deze nota de eerste Nederlandse kernenergiecentrale in bedrijf genomen worden en tegen 1975 zou ruim éénderde van de elektriciteitsproductie gebaseerd zijn op kernenergie. De ontwikkelingen op het gebied van kerntechniek waren inmiddels volop in gang gezet. Het Ministerie van OKW had in 1956 de eerste reactor in Amerika gekocht. Deze reactor werd ter beschikking gesteld van de Technische Hogeschool te Delft en werd in 1963 in gebruik gesteld. Voor het beheer van de reactor werd in 1957 het Reactor Instituut Delft opgericht, in 1969 omgedoopt tot het Interuniversitair Reactor Instituut (IRI). *  Daarnaast was de aandacht gericht op specifieke onderzoeksterreinen zoals de snelle kweekreactoren en het ultracentrifugeproces.

In 1962 werd in Petten een Hoge Fluxreactor (HFR) gebouwd. Zeven jaar later werd Ultra-Centrifuge Nederland N.V. (UCN) opgericht. UCN startte met de commerciële productie van verrijkt uranium en bouwde een verrijkingsfabriek én een fabriek voor het vervaardigen van de daarvoor vereiste centrifuges. *  Philips Duphar te Petten produceerde de eerste splijtstof voor GKN en kon worden gezien als voorloper van het bedrijf Interfuel B.V., dat tussen 1972 en 1975 splijtstofelementen produceerde volgens het voor de suspensiereactor ontwikkeld solgel procédé. Ook nam Nederland deel in de snelle kweekreactorontwikkeling in Kalkar. * 

De wettelijke inkadering voor kernenergie werd geregeld in de Kernenergiewet van 21 februari 1963, ingesteld 'in het bijzonder ter bevordering van een goede ontwikkeling op het gebied van de vrijmaking van kernenergie en de aanwending van radioactieve stoffen en ioniserende straling uitzendende toestellen, zomede ter bescherming tegen de hieraan verbonden gevaren'.
De bouw van de eerste kernenergiecentrale in Dodewaard werd in 1965 gestart en kwam in het voorjaar van 1968 gereed. Dodewaard werd gezien als aanloop naar grotere centrales. De volgende kernenergiecentrale, in Borssele, kwam in 1972 gereed. In de Energienota van 1974 nam de regering het besluit tot de bouw van drie kernenergiecentrales van elk 1000 MWe.

Tegelijkertijd met deze ontwikkeling groeide het maatschappelijk protest tegen het gebruik van kernenergie. Het eerste verzet richtte zich tegen de zogenaamde Kalkarheffing. *  Het verzet ging uit van de milieubeweging en leidde tot het ontstaan van de Anti-kernenergiebeweging (AKB), een coalitie van verschillende groeperingen. Als bezwaren tegen het gebruik van kernenergie noemde de Anti-kernenergiebeweging de kans op ongevallen, de gevolgen van lozing van radioactieve stoffen in het milieu bij ongevallen, de risico's van straling, het probleem van de opslag van radioactief afval en van de productie van plutonium bij splijtstofopwerking dat voor kernwapens zou kunnen worden gebruikt. Na het ongeluk bij de kernenergiecentrale van Harrisburg in de Verenigde Staten in 1979 startte een politieke discussie over de mogelijkheden en gevaren van kernenergie. Een aantal maatschappelijke groeperingen drong aan op een discussie over de algehele energieproblematiek. Deze 'Brede Maatschappelijke Discussie' leidde niet tot een definitieve besluitvorming. Wel werd er, vooruitlopend op de mogelijke bouw van nieuwe centrales, gezocht naar oplossingen voor het probleem van het radioactief afval. In 1982 werd de Centrale Organisatie voor Radioactief Afval NV (COVRA) opgericht om radioactieve afvalstoffen op te halen en op te slaan.

Na het ongeval met de kernenergiecentrale te Tsjernobyl (1986) werd de beslissing over uitbreiding van het aantal kernenergiecentrales in Nederland uitgesteld. In 1988 werd een Interdepartementale Stuurgroep Herbezinning Kernenergie ingesteld die, in samenwerking met de Commissie Reactor Veiligheid en de Algemene Energie Raad, advies moest uitbrengen aan de regering. De regering besloot vervolgens geen nieuwe kernenergiecentrales te bouwen en eind 1994 viel de beslissing om de kernenergiecentrales in Dodewaard en Borssele eind 2003 te sluiten.