原子能又稱“核能”。即原子核發生變化時釋放的能量，如重核裂變和輕核聚變時所釋放的巨大能量。放射性同位素放出的射線在醫療衛生、食品保鮮等方面的應用也是原子能應用的重要方面。在發現原子能以前，人類只知道世界上有機械能，如汽車運動的動能；有化學能，如燃燒酒精轉變為二氧化碳氣體和水放出熱能；有電能，當電流透過電爐絲以後，會發出熱和光等。這些能量的釋放，都不會改變物質的質量，只會改變能量的形式。

人類原子能的誕生地是世界頂級學府美國芝加哥大學。曼哈頓計劃期間，著名物理學家費米領導小組於1942年12月在芝加哥大學Stagg Field 建成人類第一臺（可控）核反應堆，命名為芝加哥一號堆（Chicago Pile-1）。該反應堆是採用鈾裂變鏈式反應，開啟了人類原子能時代。