也被稱為“核能”。即原子核發生變化時釋放的能量，如重核裂變和輕核聚變釋放的巨大能量。放射性同位素發出的輻射在醫療保健和食品保存方面的應用也是原子能應用的壹個重要方面。
原子能發現之前，人類只知道世界上有機械能，比如汽車運動的動能；有化學能，如將酒精燃燒成二氧化碳氣體和水釋放熱能；有電能，當電流通過電爐絲時，會放出熱和光。這些能量的釋放不會改變物質的質量，只是改變能量的形式。
人類原子能的發源地是世界頂尖大學——芝加哥大學。曼哈頓計劃期間，著名物理學家費米帶領團隊於1942和12年在芝加哥大學斯塔格場建造了第壹座核反應堆，並命名為芝加哥壹號，該反應堆采用鈾裂變鏈式反應，開啟了人類原子能時代。
原子核通常由質子和中子組成。最簡單的氫原子核只有壹個質子。原子核中的質子數(即原子序數)決定了原子屬於哪種元素。質子和中子的總數叫做原子的質量數。