Potrivit Agenției Internaționale pentru Energie Atomică, principalele avantaje ale energiei nucleare sunt densitatea energetică și lipsa de emisii. Un singur kilogram de uraniu poate produce aproape 900.000 de ori mai multă energie decât aceleași volumul de petrol, toate fără a produce poluarea aerului sau emisiile de gaze cu efect de seră. Centralele nucleare necesită, de asemenea, mult mai puțin spațiu decât cele mai multe forme de energie regenerabilă.
Un alt avantaj major pe care tehnologia nucleară îl are asupra celor mai multe tehnologii regenerabile este că, ca și generarea de combustibili fosili, energia nucleară este controlabilă. Ventilele și centralele de energie solară sunt dependente de vânt și de soare, iar când aceste forțe nu sunt prezente, producția de energie scade. O centrală nucleară poate să-și ridice și să-și reducă producția pe parcursul zilei pentru a se adapta cerințelor de energie electrică. În timp ce accidentele de la centralele nucleare pot fi extrem de periculoase, noile modele de reactori de toriu oferă avantaje considerabile de siguranță față de reactoarele presurizate vechi, oprindu-se automat în caz de urgență sau pierdere de putere. Instalațiile nucleare produc deșeuri ca parte a procesului de generare a energiei, iar aceste deșeuri pot fi toxice. Cu toate acestea, designurile moderne ale reactorului produc o cantitate considerabil mai mică de deșeuri decât modelele mai vechi, iar unele reactoare pot chiar să prelucreze deșeurile nucleare vechi de zeci de ani și să le reutilizeze mai mult ca combustibil.
