De acordo com a Agência Internacional de Energia Atômica, as principais vantagens da energia nuclear são sua densidade de energia e sua falta de emissões. Um único quilograma de urânio pode produzir quase 900.000 vezes mais energia do que o mesmo volume de petróleo, tudo isso sem produzir poluição do ar ou emissões de gases de efeito estufa. As usinas nucleares também requerem consideravelmente menos espaço do que a maioria das formas de energia renovável.
Outra grande vantagem que a energia nuclear tem sobre a maioria das tecnologias renováveis é que, assim como a geração de energia com combustível fóssil, a energia nuclear é controlável. As usinas de energia eólica e solar dependem do vento e do sol e, quando essas forças não estão presentes, a produção de energia diminui. Uma usina nuclear pode aumentar e diminuir sua produção ao longo do dia para se ajustar às demandas de eletricidade. Embora os acidentes em usinas nucleares possam ser extremamente perigosos, os novos projetos de reatores de tório oferecem vantagens de segurança consideráveis sobre os reatores pressurizados antigos, desligando-se automaticamente em caso de emergência ou perda de energia. As usinas nucleares produzem resíduos como parte do processo de geração de energia e esses resíduos podem ser tóxicos. No entanto, os projetos de reatores modernos produzem consideravelmente menos resíduos do que os modelos mais antigos, e alguns reatores podem até processar resíduos nucleares de décadas e reutilizar grande parte deles como combustível.
