原子核的能量非常大，這種能量可以通過兩種主要方式釋放：聚變和裂變。
聚變：當輕原子核聚合為較重的原子核時，會放出巨大的能量。例如，在氫彈爆炸或由加速器產生的高能粒子碰撞中可以實現人工聚變。但是，目前還不能完成大規模聚變的控制。
裂變：重原子核分裂為兩個質量相近的核（裂塊）時，也會釋放出巨大的能量。在原子核反應堆中，這種能量已經能夠被控制和利用。
具體來說，原子核能量的釋放不會改變物質的質量，只會改變能量的形式。例如，鈾核裂變的能量釋放形式約為2億電子伏特（一種能量單位），而碳的燃燒這種化學反應能量僅放出4.1電子伏特。
此外，質能方程E=mc^2表明，所有物質自身，包括我們每個人，都蘊含著巨大的能量，量級遠遠超過常見的動能、化學能範疇。但是這些能量並不能被利用，只有一種例外，就是質量虧損，虧損的質量轉變成能量釋放出來。例如，一次中子轟擊鈾-235原子核反應生成鋇-144、氪-89和三個中子的過程，就是一次質量虧損的過程，虧損的這部分質量就轉化為反應後粒子的動能釋放出來。
總的來說，原子核的能量極大，遠遠超過我們的想像。