الطاقة الكامنة النووية هي الطاقة المرتبطة بجسيمات داخل نواة الذرة نتيجة الترابط بواسطة القوة النووية الشديدة، وتشمل طاقة ظواهر مثل الاندماج والانشطار النووي حيث يكون لمجموع الجسيمات كتلة أقل من مجموع كتلها المفردة، فيتحرر الفرق على شكل حرارة وإشعاع، ويُعد اندماج الهيدروجين في الشمس مثالاً على تحرير هذه الطاقة.

يمكن للقوى المرنة أن تختزن الطاقة عند تشويه جسم مرن ثم تعيد إطلاقها عند عودته إلى شكله الأصلي. ويظهر ذلك في رياضة القفز بالزانة، حيث ينحني العمود المرن أثناء القفز مخزنًا جزءًا من طاقة حركة الرياضي، ثم يستعيد شكله فيدفعه إلى أعلى لمساعدته على تجاوز العارضة، وهو مثال عملي على تحول الطاقة بفعل القوى المرنة.

الانشطار في الفيزياء هو انقسام نواة الذرة إلى جزأين متقاربين في الحجم، ويحدث بسهولة في العناصر الثقيلة مثل اليورانيوم والبلوتونيوم. قد يحدث الانشطار طبيعياً أو بفعل اصطدام نواة قابلة للانشطار بنيوترون أو جسيم نووي آخر. عند انقسام النواة تنطلق طاقة كبيرة بسبب التنافر بين الشظايا ذات الشحنات الموجبة، كما تتحرر نيوترونات يمكنها أن تصيب نوى أخرى وتسبب انشطارها. ويعرف تتابع هذه العملية بالتفاعل المتسلسل، وهو أساس عمل القنابل الذرية والمفاعلات النووية.

الانشطار التلقائي ظاهرة نووية يحدث فيها انقسام نواة الذرة إلى نواتين أو أكثر دون إثارة خارجية، وتزداد احتماليتها في النظائر الثقيلة مع ازدياد العدد الذري حتى تصبح مهيمنة على آليات التحلل الأخرى مثل ألفا وبيتا؛ وهو عامل رئيسي في استقرار ونشاط النظائر الخارقة للثقل وتأثيرها في الفيزياء النووية والتطبيقات الإشعاعية.

يحدث الانشطار النووي عندما تمتص نواة ثقيلة قابلة للانشطار، مثل نواة اليورانيوم ٢٣٥، نيوترونًا فتصبح غير مستقرة وتنقسم إلى نواتين أصغر، مطلقةً حرارة وإشعاعًا وعدة نيوترونات جديدة. وقد تصطدم هذه النيوترونات بنوى أخرى وتسبب انشطارها، فتتكون سلسلة من التفاعلات يمكن التحكم فيها داخل المفاعل النووي أو تركها تتسارع بصورة انفجارية.