La fissione nucleare interessa prevalentemente nuclei con numero di massa superiore a 100, ma è molto più facilmente osservabile in nuclei con numero di massa intorno a 230. Nelle centrali nucleari si utilizzano due isotopi diversi dall'uranio, uno con numero di massa pari a 238 e l'altro pari a 235; quest'ultimo è quello che più facilmente subisce il processo di fissione.

Nella fissione nucleare indotta, un neutrone incide sul nucleo e ne viene assorbito cedendo la propria energia al nucleo stesso, aumentandone l'energia interna dei suoi componenti; il nucleo acquista, in tal caso, un'anomala forma allungata. Questa è una situazione instabile e, nel giro di una frazione di secondo (meno di 10-12''), il nucleo si divide in due emettendo due o tre neutroni. La massa totale dei due nuclei prodotti nella fissione nucleare è inferiore a quella del nucleo di partenza: questa differenza di massa è l'origine dell'energia prodotta nella reazione, perché la massa "persa" si trasforma in energia secondo l'equazione di Einstein. Per innescare la reazione di fissione dell'uranio, il neutrone deve essere di bassa energia (neutrone lento) e ottenuto con particolari sostanze dette "moderatori" che rallentano i neutroni più veloci. In genere, si usano come moderatori l'acqua, la grafite o l'acqua pesante (acqua in cui gli atomi di protio sono sostituiti con atomi di deuterio).