核電站在正常運行中，對環境的影響主要來自三個方面：放射性物質釋放，廢熱排放以及化學物質的排放。其中廢熱的排放與普通火電站相似，化學物質的排放對環境的影響甚微，人們最關心的是放射性物質釋放對環境的影響。
核電站反應堆在運行過程中，由于核燃料裂變和結構材料、腐蝕產物及堆內冷卻水中雜質吸收中子均會產生各種放射性核素。只有極少量的裂變產物可通過核燃料元件包殼裂縫漏進冷卻劑或慢化劑，排入環境。
核電站正常運行時對公眾所產生的輻照劑量約為0.02毫希/年，遠遠小于宇宙射線、地殼輻射等射線貢獻的劑量（約為2.4毫希/年），也完全滿足國際安全標準規定的（1毫希/年）個人劑量限值的要求。
核電站流出物（廢液、廢氣）的排放經過嚴格的治理。放射性廢液通過蒸發、離子交換、凝聚沉淀、過濾等方法處理達標后，采取槽式排放。濃縮液及高放射性廢液，經濃縮后固化貯存。放射性廢氣經過過濾、儲存、衰減等過程，待其放射性水平達到允許值后，通過煙囪排入大氣。國家對核電站流出物的排放有明確的管理要求，通過年排放量限值對其一年的排放總量進行嚴格控制。經過對已運行的核電站多年的監測，核電站向環境釋放的放射性物質對環境的影響甚微，周圍環境的輻射水平與核電站運行前的本底水平基本一致。
利用核能發電50多年來的實踐證明，核能是一種清潔能源，與同規模的火電廠相比，核電站排放的污染物更少，對環境的影響更小。因此，核能的發展不但不會加劇環境的污染，還有助于解決由于能源發展帶來的環境問題。
核電站和火電站對環境影響的比較
|
|
需要的燃料 |
輻射劑量增值
（毫希/年） |
二氧化硫排放量（萬噸/年） |
氮氧化物排放量（萬噸/年） |
二氧化碳排放量（萬噸/年） |
|
100萬千瓦核電站 |
30噸核燃料/年 |
0.02 |
0 |
0 |
0 |
|
100萬千瓦火電站 |
300萬噸煤/年 |
0.05 |
2
（會導致酸雨） |
1 |
600（會導致溫室效應） |
