انرژی هسته‌ای در مجموع، مانند یکی از انرژی‌های موجود در جهان مثل انرژی بادی، آبی، گاز، نفت و... است اما در مقایسه با آنها جزو انرژی‌های پایان‌ناپذیر شمرده می‌شود که از نظر میزان تولید انرژی پاسخگوی نیازهای بشر خواهد بود؛ چراکه انرژی زیادی از تبدیل مقدار کمی ماده به انرژی به‌دست می‌آید.
انرژی هسته‌ای کاربردهای متعددی دارد که در یک تقسیم‌بندی کلی می‌توان آن را به نظامی و غیرنظامی یا صلح‌جویانه تقسیم کرد. تولید برق، یکی از نیازهای روزمره و فوق‌العاده تأثیر‌گذار بر زندگی مردم است که اگر با صرفه اقتصادی بیشتر و آلودگی هرچه کمتر زیست محیطی همراه باشد به‌یقین خواهد توانست در اقتصاد کشور نقش بسزایی ایفا کند. انرژی هسته‌ای که از این دو شاخصه مهم برخوردار است، می‌تواند در این زمینه به کمک نیروگاه‌ها آمده و جهان را از بحران محدودیت منابع فسیلی رهایی بخشد. به همین دلیل، نیروگاه برق اتمی، اقتصادی‌ترین نیروگاهی است که امروزه در دنیا احداث می‌شود.
یکی از روش‌های تشخیصی و درمانی ارزشمند در طب، پزشکی هسته‌ای است که در آن از ایزوتوپ‌های رادیواکتیو (رادیوایزوتوپ) برای پیشگیری، تشخیص و درمان بیماری‌ها استفاده می‌شود. گفتنی است از رادیوایزوتوپ‌ها 60سال است که برای شناسایی و درمان بیماری‌ها استفاده می‌شود. با کشف شیوه‌های درمانی بیشتر و پیشرفت این راه‌ها استفاده از رادیوایزوتوپ هم گسترده‌تر شده است.
پرتودهی مواد غذایی، عبارت است از قراردادن ماده غذایی در مقابل مقدار مشخصی پرتو گاما، به منظور جلوگیری از جوانه‌زنی بعضی محصولات غذایی مانند پیاز و سیب‌زمینی و همچنین کنترل آفات انباری، کاهش بار میکروبی و قارچی بعضی از محصولات مانند زعفران و ادویه و تأخیر در رسیدن بعضی میوه‌ها به منظور افزایش زمان نگهداری آنها.
همچنین با استفاده از تکنیک پرتوتابی هسته‌ای می‌توان تغییرات ژنتیک مورد نظر را برای اصلاح محصول در توده‌های گیاهی به کار برد. برای نمونه کشور پاکستان که بیابان‌های وسیع و زمین‌های بایر فراوانی دارد، از راه کشاورزی هسته‌ای، ارقام پرمحصولی از گیاهان را در همین مناطق پرورش داده است.
نقش تکنیک‌های هسته‌ای در پیشگیری، کنترل و تشخیص بیماری‌های دامی، تولید مثل دام، تغذیه دام، اصلاح نژاد دام و بهداشت و ایمنی محصولات دامی و خوراک دام از دیگر موارد استفاده انرژی هسته‌ای در حوزه دامپروری است.
کاربرد تکنیک‌های هسته‌ای در مدیریت منابع آب یا همان بهبود دسترسی به منابع آب جهان، یکی از زمینه‌های بسیار مهم توسعه شناخته شده است. بیش از یک‌ششم جمعیت جهان در مناطقی زندگی می‌کنند که دسترسی مناسب به آب آشامیدنی بهداشتی ندارند. تکنیک‌های هسته‌ای برای شناسایی حوضه‌های آبخیز زیرزمینی، هدایت آب‌های سطحی و زیرزمینی، کشف و کنترل آلودگی و کنترل نشت و ایمنی سدها به‌کار می‌رود. از این تکنیک‌ها، برای شیرین‌کردن آب شور و آب دریا نیز استفاده می‌شود.
همچنین نمونه‌هایی برای طرح کاربرد انرژی هسته‌ای در بخش صنعت عبارتند از: تهیه و تولید چشمه‌های پرتوزایی کبالت برای مصارف صنعتی، تولید چشمه‌های ایریدیم برای کاربردهای صنعتی و بررسی جوشکاری در لوله‌های نفت و گاز، تولید چشمه‌های پرتوزا برای کاربردهای مختلف در علوم و صنعت ازقبیل طراحی و ساخت انواع سیستم‌های هسته‌ای برای کاربردهای صنعتی مانند سیستم‌های سطح‌سنجی، ضخامت‌سنجی، چگالی سنجی و نظایر آن، اندازه‌گیری زغال‌سنگ، بررسی کوره‌های مذاب شیشه‌سازی برای تعیین اشکالات آنها، نشت‌یابی در لوله‌های انتقال نفت با استفاده از تکنیک هسته‌ای و... .
