Un réacteur nucléaire est un ensemble de dispositifs comprenant du combustible nucléaire, qui constitue le « cœur » du réacteur, dans lequel une réaction en chaîne peut être initiée et contrôlée par des agents humains ou par des systèmes automatiques, via des protocoles et des dispositifs propres à la fission nucléaire. La chaleur ainsi produite est ensuite évacuée et éventuellement convertie en énergie électrique.
Dans le cœur, sous l'effet d'une collision avec un neutron, le noyau atomique de certains gros atomes, dits fissiles, peut se casser en deux (il fissionne), en libérant une grande quantité de chaleur et en produisant deux ou trois neutrons, chacun étant capable de produire une nouvelle fission lors d'une collision avec un autre atome (créant potentiellement une réaction en chaîne). La matière fissile qui constitue le cœur des réacteurs est de l’uranium enrichi ou du plutonium, encapsulé dans des crayons regroupés en assemblages de combustible nucléaire, ou de l’uranium naturel assemblé en barres (par exemple dans les réacteurs RBMK) ou en grappes (par exemple dans les réacteurs CANDU).
Ces réacteurs sont industriels, civils ou militaires, ou encore destinés à la recherche. Par ailleurs, des preuves géochimiques témoignent de l'existence, il y a environ deux milliards d'années, d'un réacteur naturel (le seul connu à ce jour) : le réacteur nucléaire naturel d'Oklo, au Gabon ; une concentration naturelle de métaux radioactifs a permis d'y atteindre la criticité et d'engendrer une réaction en chaîne.
