V současné době jsou v provozu dvě jaderné elektrárny, a to Dukovany a Temelín. Výhodou jaderných elektráren je malý objem spotřebovaného paliva, za běžného provozu prakticky nulové exhalace (elektrárna produkuje pouze odpadní teplo a vodní páru). Jaderné elektrárny lze regulovat jen v malém rozmezí. Proto jsou provozovány v tzv. základním zatížení sítě.
Jaderná elektrárna Dukovany (EDU) je první provozovanou jadernou elektrárnou u nás. Historie sahá až do počátku 70. let minulého století, kdy tehdejší ČSSR a SSSR podepsaly mezivládní dohodu o výstavbě dvou jaderných elektráren (druhou se stala jaderná elektrárna Jaslovské Bohunice na Slovensku). Elektrárna Dukovany se začala stavět v roce 1978, první blok byl uveden do provozu v roce 1985, poslední, čtvrtý v roce 1987.
V jaderné elektrárně Dukovany jsou instalovány čtyři tlakovodní reaktory (PWR). Projektové označení těchto reaktorů je VVER 440/213. VVER znamená vodou chlazený, vodou moderovaný energetický reaktor. Každý ze čtyř reaktorů má tepelný výkon 1375 MW.
Trojice bloků má elektrický výkon 3x460 MW a jeden disponuje výkonem 500 MW. Instalovaný elektrický výkon elektrárny je vykazován ve výši 1900 MW. Roční brutto výroba elektřiny se pohybuje na úrovni 14,3 TWh/r. Palivem je uran obohacený na přibližně
4,25 % 235U. EDU podle údajů ČEZ se od doby uvedení do provozu už dvakrát zaplatila.
Více než 80 % všech zařízení EDU bylo vyrobeno v ČR. Jaderné reaktory jsou dodávkou Škody Plzeň, parogenerátory vyrobily Vítkovice a turbogenerátory Škoda Plzeň. Elektrárna patří mezi první třetinu nejbezpečnějších na světě. Od roku 2012 se studuje možnost případné výstavby pátého bloku elektrárny.
Pro potřeby jaderné elektrárny Dukovany byla vybudována též vodní nádrž Dalešice s přečerpací vodní elektrárnou o instalovaném výkonu 450 MW (viz dříve).
Již v roce 1985 se plánovalo zásobovat teplem z elektrárny Dukovany město Brno. Po politických změnách v roce 1989 byl projekt zastaven. V současné době ale vzhledem k rostoucí ceně elektřiny a plynu se uvažuje s přípravou horkovodu o délce 40 km znovu.
Jaderná elektrárna Temelín (ETE) má instalované dva bloky z původně plánovaných čtyř, každý s elektrickým výkonem 1000 MW. Vlastní stavba provozních objektů byla zahájena v únoru 1987, přičemž přípravné práce byly zahájeny na staveništi již v roce 1983. Vláda ČR v březnu 1993 rozhodla o dostavbě JE Temelín pouze v rozsahu dvou bloků místo původních čtyř. Zkušební provoz prvního bloku byl zahájen 10. června 2002, na druhém bloku začal 18. dubna 2003. Do provozu byla elektrárna uvedena v letech 2002 až 2003. Generálním projektantem byl Energoprojekt Praha a generálním dodavatelem byla akciová společnost Škoda Praha.
V jaderné elektrárně Temelín jsou instalovány dva tlakovodní reaktory VVER 1000 typ V 320. Instalovaný výkon ETE je 2000 MW, roční brutto výroba elektřiny se pohybuje na úrovni 14,0 TWh/r. Odběr technologické vody je zajištěn z vodního díla Hněvkovice na Vltavě, jehož vybudování bylo součástí výstavby jaderné elektrárny vč. akumulační MVE o výkonu 9,6 MW. Jaderná elektrárna Temelín rovněž zásobuje teplem už 14 rokem nedaleký Týn nad Vltavou. Původní záměr zásobovat teplem i České Budějovice se již neuskutečnil. V současné době se připravuje dobudování jaderné elektrárny Temelín o zbývající dva bloky, tj. 2x1000 MW.
Obě jaderné elektrárny (Dukovany + Temelín) v roce 2012 vyrobily 30,3 TWh/r, což pokrylo 43 % tuzemské brutto spotřeby elektřiny. Instalovaný výkon jaderných elektráren je 19,7 % z celkového výkonu všech zdrojů v ČR.