Branduolio dalijimasis yra atomo branduolio padalijimas, taip sukuriant du produktus, kurių masė yra maždaug pusė pradinio masės. Proceso metu taip pat išsiskiria dalis neutronų. Šis procesas išskiria daug energijos. Branduolio dalijimasis yra fizinis procesas, atsakingas už visų rūšių energijos gamybą, įskaitant naudojamą tiek branduoliniuose ginkluose, tiek atominėse elektrinėse.
Yra daug elementų, kurie gali būti naudojami branduolio dalijimuisi, tačiau labiausiai paplitęs yra uranas. Ši medžiaga yra populiari dėl įvairių priežasčių, tačiau dvi svarbiausios yra tai, kad jos yra daug, ir yra urano izotopų, kuriuos lengva suskaidyti. Dažniausiai branduolinei energijai gaminti naudojamas urano izotopas vadinamas U-235. Be U-235, plutonis yra kita medžiaga, kartais naudojama branduolinei energijai gaminti.
Branduolinės energijos gamybai reikalingas prisodrintas uranas. Tai turi būti maždaug 2–3 procentai U-235, kad veiktų taip, kaip turėtų. Urano sodrinimo ginklams procesas yra beveik toks pat, išskyrus vieną pastebimą išimtį. Ginklams U-235 kiekis turi būti artimesnis 90 procentų viso urano.
Norint sukurti branduolio dalijimąsi, medžiaga turi būti surinkta. Tada laisvas neutronas nušaunamas link atomo branduolio. Izotopas U-235 sugeria neutroną savo branduolyje, tačiau dėl to subtili struktūra tampa nestabili. Todėl beveik iš karto suskyla. Proceso metu išsilaisvinę neutronai sukelia energijos išsiskyrimą. Nors jie tarsi išnyksta, Einšteino teorija pažymi, kad jų nedingo, tiesiog paverčiami energija.
Branduolio dalijimosi problemos daugiausia kyla dėl radioaktyviųjų dalelių, kurios yra po to, kai medžiaga suskaidoma. Skleidžiama spinduliuotė gali būti tokia didelė, kad gali pakenkti gyviems audiniams, sukelti vėžį ir kitus negalavimus. Todėl, nors sukurtas pradinis energijos išsiskyrimas gali būti labai galingas ir pavojingas, reikia nepamiršti ir kitų pavojų. Viena diskusija, ypač dėl atominių elektrinių, yra tai, ką daryti su šiais radioaktyviais elementais. JAV vyriausybės palankus sprendimas yra palaidoti medžiagą giliai po kalnu, kur teoriškai ji būtų pakankamai izoliuota nuo žalos.
Branduolio dalijimasis kartais painiojamas su branduolių sinteze. Nors atomų branduoliai yra suskaidomi dalijimosi metu, jie yra sujungti branduolių sintezės metu. Abu būdai gali sukurti daug energijos. Branduolio dalijimasis yra procesas, kurio metu iš vieno susidaro keli branduoliai ir atomai. Branduolio sintezė yra beveik priešinga, kai keli atomai susijungia ir sukuria vieną sunkesnį branduolį.