Certains isotopes sont capables de se fragmenter en 1 ou plusieurs noyaux plus petits : on parle alors de réaction de fission nucléaire. Le phénomène peut être observé en bombardant l'isotope d’uranium ²³⁵₉₂U par 1 neutron, dont l'équation nucléaire s'écrit : \({}^{235}_{92}U~+~{}^{1}_{0}n~=~{}^{92}_{36}Kr~+~{}^{141}_{56}Ba~+~3 \cdot \left ( {}^{1}_{0}n \right )\) . La quantité d’énergie libérée est très importante. Parfois, les neutrons libérés par le la réaction de fission nucléaire peuvent venir percuter de nouveaux noyaux d’uranium ²³⁵₉₂U, une réaction de fission nucléaire en chaîne est alors amorcée, libérant une énergie considérable. La maîtrise de la réaction de fission nucléaire en chaîne est souvent utilisée dans une centrale nucléaire.