Enrico Fermi được coi là người đã phát minh ra năng lượng hạt nhân, cùng với các đồng nghiệp của ông tại Đại học Chicago vào năm 1942, bằng cách trình diễn thành công phản ứng dây chuyền hạt nhân tự duy trì có điều khiển đầu tiên. Thí nghiệm của ông sử dụng đồng vị uranium cho thấy rằng các nơtron được giải phóng bằng cách tách một nguyên tử có thể tiếp tục tách các nguyên tử khác và giải phóng các nơtron khác. Nhóm của Fermi đã xây dựng lò phản ứng hạt nhân đầu tiên dựa trên khám phá của họ.
Những năm 1940 chứng kiến nhiều tiến bộ trong kiến thức và sử dụng năng lượng hạt nhân. Ba năm sau thí nghiệm của Fermi, Hoa Kỳ ném bom nguyên tử xuống Hiroshima và Nagasaki để buộc Nhật Bản đầu hàng và kết thúc Thế chiến thứ hai. Năm 1946, Phòng thí nghiệm Oak Ridge ở Tennessee đã tạo ra năng lượng hạt nhân đầu tiên sản xuất đồng vị phóng xạ để dân thường sử dụng. Kế hoạch thương mại hóa năng lượng hạt nhân để sản xuất điện bắt đầu từ năm 1948.
