이차대전 중 미국과 영국에서 원자폭탄 원료로 사용할 수 있는 플루토늄을 만들기 위해 처음 제작했다. 그후 원자력 잠수함에 적용되었고, 영국에서 최초로 상업용 전기를 생산하는 데 사용했다. 다양한 종류가 나와 있다. 영국에서 개발한 원자로는 기체흑연감속로이다.
미국에서는 비등수로, 가압경수로를 개발하여 전세계에 널리 퍼뜨렸다. 캐나다에서는 중수(heavy water)를 사용하는 원자로를 개발했다. 구 소련에서도 체르노빌 원자력발전소에 적용한 RBMK 원자로 등 다양한 형태의 원자로를 개발했다. 한국에서는 가압경수로와 중수로를 도입했고, 가압경수로를 한국 상황에 맞게 발전시켰다.