自1954年前苏联第1座核电厂奥勃宁斯克（音译）核电厂投运以来，世界核电的发展在争议声中，已走过半个世纪的历程。一些工业发达国家和发展中国家基于核电高效、清洁、可靠的发电特点，把发展核电列为国策；而一些发达国家基于核电发展的潜在危险，谈核色变。世界核电发展走走停停，在曲折中前进成长，大致经历了探索发现、验证示范、高速发展、滞缓发展，以及现正处于的复苏与发展阶段。
探索发现
19世纪末到20世纪50年代，是世界核电产业的探索与发现阶段。1 9 3 8 年， 核裂变现象的发现标志着核能的问世。由于恰逢世界大战，核能主要用于制造原子弹，20世纪40年代初到50年代末，铀矿的开采掀起热潮。然而，1945年“小男孩”原子弹的爆炸使得人们开始反对核能的军事运用。
自20世纪50年代初期，人们开始探索核能的和平利用，核潜艇发动机的成功制造使核能用于发电成为可能，核电站应运而生。至此，世界核电正式开启发展的大门，随着第一批实验示范型核电站的建立，核电发展进入验证示范阶段。
验证示范
20世纪50年代和60年代是核能用于发电的试验和示范阶段，第一代核电站也应运而生，其主要目的是为了通过试验示范形式来验证核电在工程实施上的可行性。在此期间，世界共有38台核电机组投入运行，属于早期原型反应堆，容量均在30万千瓦左右。在1960年，世界共有5个国家建成20座核电站，装机容量127.9万千瓦，基本上都为实验示范性核电站。上世纪60年代以后，由于核浓缩技术的发展，核电技术慢慢成熟且核电站开始稳定运行，核能发电的成本开始低于火力发电的成本。如1963年，美国通用电气公司在新泽西州建立的牡蛎湾核电站的发电成本为0.405美元/千瓦时，比当时的火力发电成本低6%~7%。这一时期的核电发展速度虽较缓慢，但核电厂均显示出比较成熟的技术和低廉的发电成本，同时为下一阶段核电产业的商业推广与高速发展奠定了基础。
高速发展
进入20世纪70年代以来，各工业发达国家的经济处于上升时期，电力需求以十年翻了一番的速度迅速增长，发达工业国家都制定了庞大的核电发展计划，积极带头兴建核电站。能源极缺的国家如法国、意大利、日本坚决发展核电；有一定或较多石化能源储备的国家如美国、英国、西德等也积极建设核电站；甚至当时能源自给有余的国家如苏联等也都很重视核电的发展。同时，美国、苏联等发达国家也将核电技术传播给其他发展中国家，印度、巴西等发展中国家也开始发展核动力。
尤其是受1973~1974年石油危机的影响，世界核电迎来了一波大规模高速发展的热潮，高峰时期平均每17天就会有一座新核电站投入运行。法国政府甚至在1973年做出决定，从1977年起只建核电站不建火电站。到1979年底，世界已有41个国家或地区建成或正在筹建核电站，已运行的动力堆达到228座，装机容量为13105.6万千瓦。在建的237座，装机容量为22878.2万千瓦。订货和计划中的199座，装机容量为20356.4万千瓦。核电站装机容量已占全世界电站总容量8%左右。
事实上，这一时期的核电，虽然呈现出欣欣向荣的发展景象，但由于世界范围大跃进式的发展，也为今后埋下了安全隐患。
滞缓发展
1979年，世界发生了第二次石油危机，各国经济发展速度迅速减缓，加上大规模的节能措施和产业结构调整，电力需求增长率大幅度下降。许多新的核电厂建设项目被停止或推迟，订货合同被取消。
而同年3月美国三里岛核电厂事故和1986年4月苏联切尔诺贝利核电厂事故的发生对世界核电的发展产生重大影响，尤其切尔诺贝利核电厂事故，至今仍是公众心中挥之不去的阴影，公众接受问题成为核电发展的主要障碍之一。与此同时，核电投资风险的不确定性也阻滞了核电行业的持续发展。据国际能源机构统计，在1990年至2004年间，全球核电总装机容量年增长率由此前的17%降至2%。
复苏发展
在前两次核电事故后，各核工业发达国家积极为核电的复苏而努力，进行更安全、更经济轻水堆型的开发研究， 同时， 建立了国际“核安全制度”， 召开了多次国际会议，制订了有法律约束作用的规范以提高各种核生产活动的安全性，国际原子能机构还对其安全标准的正文进行了修改。
2006年，随着世界经济的复苏，以及越来越严重的能源、环境危机，促使核电作为清洁能源的优势又重新显现，而经过多年的技术发展，核电的安全可靠性进一步提高。同时，一些国家宣布大规模扩展核电的计划以及采用核电的计划，也让核电在沉寂多年后，终于看到曙光。
根据国际原子能机构发布的数据，截至2010年12月，全球共有441座运行核电厂，其装机容量为37500万千瓦。
然而，正准备大展拳脚的核电在2011年3月遭遇了地震和海啸引发的日本福岛核电站灾难，世界各国谈核色变。面对世界核电发展史上少见的7级事故，有核国家对核电站运行进行了最严厉的安全检查和监管；德国、瑞士、意大利等国相继宣布放弃发展核电的计划；美国东部共有4台核电机组被迫关闭；发展核电最为成功的法国，宣布降低国内核电发电份额的未来目标，由当时的75%降至50%；日本宣布停止大多数新建核电厂的审批等。
尽管福岛核事故的影响之大足以让世界为之震惊，但其难以像1979年的三里岛核事故、1986年的切尔诺贝利核事故那样，阻转世界核电的进程。世界核协会发布的一组数据显示，在部分核电站被关闭的情况下，2011年世界范围的核电站仍然生产了2.518万亿千瓦时电能，贡献了电力消费总量的13%左右。在福岛第一核电站灾难扰乱世界核能增长步伐一年后，多国开始加足马力建造新的反应堆。
根据国际原子能机构发布的最新数据，截至2013年9月11日，世界上在运反应堆有434座，基本与2011年底持平；截至2014年3月31日，全球投入商运核电机组达到436台，装机规模3.93亿千瓦。其中，亚洲124台、南美洲4台、北美洲121台、欧洲185台、非洲2台。
