核电站按核反应堆使用的慢化剂和载热剂不同，可以分为压水堆核电站、沸水堆核电站、重水堆核电站、石墨堆核电站等几种类型。压水堆核电站由于其技术成熟、安全性能高是目前国际上主要堆型核电站，在多数国家和我国都是核电站首选堆型。沸水堆核电站用轻水慢化和冷却，水在堆芯沸腾并直接产生蒸汽，是动力堆的主要堆型之一，堆性能稳定，但因中子漏失多，而需要较高浓缩度的铀。重水堆核电站用重水作慢化剂，载热剂用重水或者轻水，由于重水有良好的慢化性能，因此可以用天然铀作燃料，缺点是需要大量重水，重水很贵，而且重水会蒸发，要每年添加（平均重水耗量0.8吨重水/兆瓦，即百万千瓦重水堆一次重水800吨，每年约耗1％）。此外重水堆因设备复杂而造价贵（比压水堆贵20％），最著名的是加拿大的CANDU堆，我国秦山三期就采用CANDU堆。石墨堆核电站用石墨作慢化剂，载热剂用普通水的称石墨水冷堆，用二氧化碳作载热剂的称为石墨气冷堆。较早期的核电站采用这种堆型，因为这类堆体积大，而且堆内一旦断水会发生严重事故，因此安全性能较差，切尔诺贝利就是用的这种石墨堆。
核电站按照其反应堆使用的核燃料的不同，又可分为热中子堆核电站、快中子堆核电站和聚变能核电站。热中子堆裂变主要由热中子引起，主要使用铀-235，铀-233和钚-239。目前主要使用热中子堆是因为它容易达到临界，也容易控制。快中子堆核电站裂变主要由快中子实现，因此根本不需要慢化剂，从而堆芯体积可以很小。但由于快中子裂变的反应概率很小，所以需要高浓缩铀-235或钚-239。快中子堆生产的核燃料可以多于消耗的核燃料，因此不仅可以发电，还可以同时生产核燃料。快中子堆核电站因为在技术上要比热中子堆复杂，目前安全等技术还不够成熟，还很少用于民用核电站。
核聚变能核电站目前还在研究中，技术尚不成熟，离商业应用还有很大差距。
