核電廠由核島(主要是核蒸汽供應系統)、常規島(主要是汽輪發電機組)和電廠配套設施(BOP)三大部分組成。
以壓水堆核電廠為例,核燃料被放置在反應堆壓力容器內。當發生鏈式反應時,一次冷卻劑流經壓力容器被燃料組件加熱,通過一回路管道進入蒸汽發生器,使其二次側的水變成蒸汽,驅動汽輪發電機組發電。一次冷卻劑然后經冷卻劑泵打回壓力容器,成為一個封閉回路,即一回路。
在蒸汽發生器二次側生成的蒸汽經核汽輪機做功后,在主凝汽器內被冷凝成水,經逐級加熱并由給水泵送回蒸汽發生器,形成另一封閉回路,成為二回路。
主凝汽器所需的循環冷卻水,由泵房提供。核電廠的汽輪機所需的冷卻水量較常規火電廠大,所以大都建在海邊或大江、大河的岸邊。一般核電廠的冷卻水流過凝汽器后直接排回水域(一次通過方式)。
反應堆廠房(即安全殼)是密封的。核電廠所有帶有強放射性的關鍵設備都安裝在此廠房內。在發生核電廠嚴重事故時(如主管道破裂事故)可以將泄露出來的放射性物質包容在廠房內。