自1954年前蘇聯第1座核電廠奧勃寧斯克（音譯）核電廠投運以來，世界核電的發展在爭議聲中，已走過半個世紀的歷程。一些工業發達國家和發展中國家基于核電高效、清潔、可靠的發電特點，把發展核電列為國策；而一些發達國家基于核電發展的潛在危險，談核色變。世界核電發展走走停停，在曲折中前進成長，大致經歷了探索發現、驗證示范、高速發展、滯緩發展，以及現正處于的復蘇與發展階段。
探索發現
19世紀末到20世紀50年代，是世界核電產業的探索與發現階段。1 9 3 8 年， 核裂變現象的發現標志著核能的問世。由于恰逢世界大戰，核能主要用于制造原子彈，20世紀40年代初到50年代末，鈾礦的開采掀起熱潮。然而，1945年“小男孩”原子彈的爆炸使得人們開始反對核能的軍事運用。
自20世紀50年代初期，人們開始探索核能的和平利用，核潛艇發動機的成功制造使核能用于發電成為可能，核電站應運而生。至此，世界核電正式開啟發展的大門，隨著第一批實驗示范型核電站的建立，核電發展進入驗證示范階段。
驗證示范
20世紀50年代和60年代是核能用于發電的試驗和示范階段，第一代核電站也應運而生，其主要目的是為了通過試驗示范形式來驗證核電在工程實施上的可行性。在此期間，世界共有38臺核電機組投入運行，屬于早期原型反應堆，容量均在30萬千瓦左右。在1960年，世界共有5個國家建成20座核電站，裝機容量127.9萬千瓦，基本上都為實驗示范性核電站。上世紀60年代以后，由于核濃縮技術的發展，核電技術慢慢成熟且核電站開始穩定運行，核能發電的成本開始低于火力發電的成本。如1963年，美國通用電氣公司在新澤西州建立的牡蠣灣核電站的發電成本為0.405美元/千瓦時，比當時的火力發電成本低6%~7%。這一時期的核電發展速度雖較緩慢，但核電廠均顯示出比較成熟的技術和低廉的發電成本，同時為下一階段核電產業的商業推廣與高速發展奠定了基礎。
高速發展
進入20世紀70年代以來，各工業發達國家的經濟處于上升時期，電力需求以十年翻了一番的速度迅速增長，發達工業國家都制定了龐大的核電發展計劃，積極帶頭興建核電站。能源極缺的國家如法國、意大利、日本堅決發展核電；有一定或較多石化能源儲備的國家如美國、英國、西德等也積極建設核電站；甚至當時能源自給有余的國家如蘇聯等也都很重視核電的發展。同時，美國、蘇聯等發達國家也將核電技術傳播給其他發展中國家，印度、巴西等發展中國家也開始發展核動力。
尤其是受1973~1974年石油危機的影響，世界核電迎來了一波大規模高速發展的熱潮，高峰時期平均每17天就會有一座新核電站投入運行。法國政府甚至在1973年做出決定，從1977年起只建核電站不建火電站。到1979年底，世界已有41個國家或地區建成或正在籌建核電站，已運行的動力堆達到228座，裝機容量為13105.6萬千瓦。在建的237座，裝機容量為22878.2萬千瓦。訂貨和計劃中的199座，裝機容量為20356.4萬千瓦。核電站裝機容量已占全世界電站總容量8%左右。
事實上，這一時期的核電，雖然呈現出欣欣向榮的發展景象，但由于世界范圍大躍進式的發展，也為今后埋下了安全隱患。
滯緩發展
1979年，世界發生了第二次石油危機，各國經濟發展速度迅速減緩，加上大規模的節能措施和產業結構調整，電力需求增長率大幅度下降。許多新的核電廠建設項目被停止或推遲，訂貨合同被取消。
而同年3月美國三里島核電廠事故和1986年4月蘇聯切爾諾貝利核電廠事故的發生對世界核電的發展產生重大影響，尤其切爾諾貝利核電廠事故，至今仍是公眾心中揮之不去的陰影，公眾接受問題成為核電發展的主要障礙之一。與此同時，核電投資風險的不確定性也阻滯了核電行業的持續發展。據國際能源機構統計，在1990年至2004年間，全球核電總裝機容量年增長率由此前的17%降至2%。
復蘇發展
在前兩次核電事故后，各核工業發達國家積極為核電的復蘇而努力，進行更安全、更經濟輕水堆型的開發研究， 同時， 建立了國際“核安全制度”， 召開了多次國際會議，制訂了有法律約束作用的規范以提高各種核生產活動的安全性，國際原子能機構還對其安全標準的正文進行了修改。
2006年，隨著世界經濟的復蘇，以及越來越嚴重的能源、環境危機，促使核電作為清潔能源的優勢又重新顯現，而經過多年的技術發展，核電的安全可靠性進一步提高。同時，一些國家宣布大規模擴展核電的計劃以及采用核電的計劃，也讓核電在沉寂多年后，終于看到曙光。
根據國際原子能機構發布的數據，截至2010年12月，全球共有441座運行核電廠，其裝機容量為37500萬千瓦。
然而，正準備大展拳腳的核電在2011年3月遭遇了地震和海嘯引發的日本福島核電站災難，世界各國談核色變。面對世界核電發展史上少見的7級事故，有核國家對核電站運行進行了最嚴厲的安全檢查和監管；德國、瑞士、意大利等國相繼宣布放棄發展核電的計劃；美國東部共有4臺核電機組被迫關閉；發展核電最為成功的法國，宣布降低國內核電發電份額的未來目標，由當時的75%降至50%；日本宣布停止大多數新建核電廠的審批等。
盡管福島核事故的影響之大足以讓世界為之震驚，但其難以像1979年的三里島核事故、1986年的切爾諾貝利核事故那樣，阻轉世界核電的進程。世界核協會發布的一組數據顯示，在部分核電站被關閉的情況下，2011年世界范圍的核電站仍然生產了2.518萬億千瓦時電能，貢獻了電力消費總量的13%左右。在福島第一核電站災難擾亂世界核能增長步伐一年后，多國開始加足馬力建造新的反應堆。
根據國際原子能機構發布的最新數據，截至2013年9月11日，世界上在運反應堆有434座，基本與2011年底持平；截至2014年3月31日，全球投入商運核電機組達到436臺，裝機規模3.93億千瓦。其中，亞洲124臺、南美洲4臺、北美洲121臺、歐洲185臺、非洲2臺。
