随着核技术的不断发展，目前核能的应用范围越来越广泛。主要有以下几个方面：
核潜艇
核潜艇的动力装置是核反应堆，其原理是通过核反应堆产生的高温蒸汽，驱动蒸汽涡轮机，带动螺旋桨或者是发电机产生动力。与常规潜艇相比，由核能来驱动的核潜艇具有以下优点：核潜艇水下逗留时间长，隐蔽性好，可在水下连续滞留60～90个昼夜，常规潜艇经常要上浮充电，水下全速行进仅能维持1小时；核潜艇水下航速普遍较高，一般都在25～35节（节是船类的速度单位，1节表示每小时1.852海里，l海里是1.852千米，30节换算后是每小时55.56千米），最高达40节左右，而常规潜艇一般在30节以下；核潜艇体积大，可装载更多的武器，所以攻击力强，装载的武器多于常规潜艇，鱼雷、巡航导弹、水雷等数量也较多。现代核潜艇不仅带有可以反潜、反舰的鱼雷，还有可以攻击大型舰船、编队及陆上目标的各种反舰、巡航导弹，战略核潜艇还具有装载核弹头的弹道导弹，进行战略核打击，使核潜艇攻击能力不断提高，使命任务不断拓展。
核发动机
如果将来可以制造出核发动机，接着制造出核裂变动力火箭，它比现代的化学动力火箭快一倍，就可以在3年内抵达土星，而不是现在的7年。由于燃料能持续更久，核动力火箭到达土星后还有足够的能量继续旅行15年。目前，核动力航空母舰和核潜艇都是利用核裂变反应堆的动力来推动螺旋桨，但太空没有水或空气介质，不能采用螺旋桨，而必须利用喷气的方式。反应堆中原子核的裂变产生大量热能，将推进剂（液态氢）注入，推进剂会受热迅速膨胀，然后从发动机尾部高速喷出，产生推力。如果将来受控核聚变技术成熟，那么核聚变发动机的威力将会不可估量。
太空核反应堆
早在1965年，美国就发射了一颗装有核反应堆的人造卫星。1978年1月，苏联军用卫星“宇宙254”号也装有核反应堆，因控制机构失灵而坠入大气层，变成许多小碎片，散落在加拿大的西北部地区。由此可知，太空核反应堆已进入了超级大国的空间争夺战。
核反应堆装在卫星上，有重量轻、性能可靠、使用寿命长、成本较低的优点。人造卫星上通常都装有各种电子设备，包括电子计算机、自动控制装置、通信联络机构、电视摄像机和发送系统等，需要大量可靠的电能。对于用来探测火星、木星等星体的星际飞行器，配备的电子设备就更复杂，而且航程时长从几年到十几年，此期间还要与地球保持联系。这就要求太空飞行器携带大容量、高性能的电源。起初，人们在卫星和太空飞行器上使用燃料电池；后来，人们又采用太阳能电站作为卫星和太空飞行器的电源；最终人们找到了比较理想的卫星和太空飞行器用电源，即空间核反应堆。采用核反应堆作为太空飞行器电源之前，还广泛使用了核电池，直到现在一些太空飞行器还广泛采用这种核电池。核电池的使用寿命一般可达5～10年，电容量可达几十至上百瓦。而太空核反应堆的电容量可达几百瓦至几千瓦，甚至可高达百万瓦，因此可保障航天器漫长的太空航行。
海底核电站
海底核电站是随着海洋油气开采不断向深海海底发展而提出的一项大胆设想。在勘探和开采深海海底石油和天然气时，需要陆地上的发电站向海洋采油平台远距离供电。为此，要通过很长的海底电缆将电输送过去。这不仅在技术上要求很高，而且要花费大量的资金。如果在采油平台的海底附近建造海底核电站，就可轻而易举地将富足的电力送往采油平台，而且还可以为其他远洋作业设施提供廉价的电源。其实，早在20世纪70年代初期，海底核电站的蓝图已绘制出来。此后，世界上不少国家都在积极地进行研究和实验，提出了各种设计方案。
海底核电站与陆地上核电站的原理基本相同，但海底核电站要比陆地核电站的工作条件更苛刻。首先，海底核电站的所有零部件要能承受几百米深的海水压力；其次，要求海底核电站的所有设备密封性好，达到滴水不漏的程度，在水压巨大的深海，技术难度可想而知；再次，海底核电站的各种设备和零部件都要耐海水腐蚀。为了安装方便，海底核电站可在海面上进行安装。安装完工后，将整个核电站和固定平台一起沉入海底，坐落在预先铺好的海底地基上。当核电站在海底连续运行数年以后，像潜水艇一样可将它浮出海面，以便由海轮拖到附近海滨基地进行检修和更换堆料。随着海洋资源特别是海底石油和天然气的开发，将有助于进一步推动海底核电站的研究与开发，相信在不久的将来海底核电站将会问世。