原子能又称“核能”，是指原子核发生变化时释放的能量，如重核裂变和轻核聚变时所释放的巨大能量。
通常所说的核裂变，主要指铀235核分裂。一个铀235核分裂释放的核裂变能为2亿电子伏特，这是原子核结构发生变化的一种方式，叫裂变反应。另外一种方式叫聚变反应，如一个氘核和一个氚核聚合成一个氦核释放出的核聚变能为1760万电子伏特。以相同质量的反应物的释能大小作比较，核裂变能和核聚变能分别是化学能的250万倍和1000万倍，1千克铀235相当于2500吨煤，1千克氘和氚相当于1万吨煤。人们据此建造了原子能发电站，制造了原子弹和氢弹。此外，放射性同位素放出的射线在医疗卫生、食品保鲜等方面的应用也是原子能应用的重要方面。