Chất thải hạt nhân ảnh hưởng chủ yếu đến môi trường vì rất khó xử lý đúng cách. Nếu không được xử lý đúng cách, nó có thể gây ô nhiễm đất và nước ngầm trên diện rộng. Các nguyên tố tạo nên chất thải hạt nhân thường có chu kỳ bán rã dài, có nghĩa là có thể mất hàng triệu hoặc hàng tỷ năm trước khi chất thải đó an toàn cho con người.
Vấn đề chính của chất thải hạt nhân là rất khó lưu trữ đúng cách. Không có cách thích hợp để xử lý chất thải, vì vậy bất kỳ chất thải hạt nhân nào cũng phải được quản lý cho đến khi chúng phân hủy hoàn toàn. Việc lưu trữ chất thải hạt nhân ban đầu trong Chiến tranh Lạnh không được thực hiện đúng cách, vì vậy các khu vực xung quanh các cơ sở lưu trữ hạt nhân đã bị tổn hại nghiêm trọng về môi trường.
Ba loại chất thải hạt nhân chính là mức độ thấp, mức độ trung bình và mức độ cao. Chất thải hạt nhân mức độ thấp đến từ các bệnh viện, phòng thí nghiệm và các ngành công nghiệp và thường không nguy hiểm, mặc dù nó phải được xử lý cẩn thận hơn so với rác thông thường. Nó thường được chôn ở các bãi rác nông và có thể được nén chặt hoặc đốt. Chất thải hạt nhân mức độ trung bình có thể cần có biện pháp che chắn duy nhất và thường bao gồm nhựa, bùn hóa học hoặc các thành phần của lò phản ứng. Tùy thuộc vào tuổi thọ của chất thải cấp trung gian, nó có thể được chôn lấp hoặc xử lý sâu dưới lòng đất. Chất thải ở mức độ cao có thể đề cập đến nhiên liệu hạt nhân hoặc chất thải được tạo ra từ quá trình xử lý nó. Rác thải ở mức độ cao được niêm phong bên trong các thùng thép không gỉ và xử lý dưới lòng đất.
