核電廠和煤電廠的發電原理基本相同，他們的區別主要有四個方面：
 
核電廠是依靠燃燒化石燃料（煤）釋放的化學能制造蒸汽，而核電廠則依靠核燃料（通常是鈾）的核裂變反應釋放的核能來制造蒸汽。

煤電廠制造蒸汽的設備是蒸汽鍋爐，而核電廠則依靠一個嚴格密封的壓力容器，把核反應釋放的熱能通過熱交換器制造蒸汽，用核鍋爐代替了蒸汽鍋爐。

從消耗成本來說，在一般情況下，核電的建設成本高于煤電，但是發電成本低于煤電，尤其是燃料成本遠低于煤電，如下表：

在相同功率的情況下，核電廠幾乎沒有產生排放物。以中廣核陽江核電站為例：該站6臺百萬千瓦的核電機組全部建成后年發電量480億千瓦時左右，與同等規模的煤電相比，每年可減少標煤消耗1560萬噸，減少二氧化碳排放3828萬噸，減少二氧化硫排放37萬噸，減少氮氧化物排放24萬噸，相當于造林10萬公頃。
 
另外，核電廠放射性流出物排放對公眾產生的輻射劑量也要小得多。

其次，就產業鏈而言，2011年中國工程院開展了對不同發電能源鏈溫室氣體排放的研究項目。
 
核電鏈是各種發電電源中溫室氣體排放最低的電源類型之一。