Un réacteur nucléaire est un ensemble de dispositifs comprenant une enceinte enfermant un « cœur » dans lequel une réaction en chaîne peut être initiée, modérée et contrôlée par des agents humains via des protocoles et des dispositifs de modération de la fission nucléaire et d'évacuation de la chaleur.

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 (se fissionner), en libérant une grande quantité de chaleur et en produisant 2 ou 3 neutrons chacun étant capables de produire une nouvelle fission (créant ainsi la réaction en chaîne). La matière fissile qui constitue le cœur des réacteurs est en général de l’uranium enrichi ou du plutonium, encapsulé dans des crayons regroupés en assemblages de combustible nucléaire.

Ces réacteurs sont industriels, civils ou militaires, ou encore dédiés à la recherche. Curieusement, il existe des preuves géochimiques suffisantes de l'existence passée (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, où une concentration naturelle de métaux radioactifs a permis d'atteindre la criticité et d'engendrer une réaction en chaîne.