核能是由原子核的反應產生的，這種能量可以通過三種主要的核反應之一釋放：
核裂變。在這個過程中，較重的原子核分裂成兩個或更多較小的原子核，同時釋放出能量，這種反應在鈾-235等重元素中較爲常見。
核聚變。這是較輕的原子核，如氫的同位素氘和氚，聚合成一箇或多箇較重的原子核的過程，同時釋放能量。太陽和其他恆星就是通過這種方式的核聚變產生巨大的能量。
核衰變。這是原子核在不穩定狀態下自發衰變過程中釋放能量的過程。
這些反應都遵循阿爾伯特·愛因斯坦的質能方程E=mc²，其中能量(E)與質量(m)和光速(c)的平方成正比。簡而言之，這些反應涉及質量轉化爲能量的過程，從而釋放出巨大的能量。