20世纪70年代以来，建设的商用核电站称为第二代。90年代为解决公众关注的核安全和核废料问题，在第二代基础上研发的先进轻水堆核电站称为第三代，实际上是第二代技术沿着提高安全性和经济性的方向不断改进的结果。第三代技术相当于在第二代技术基础上，对严重事故预防和安全系统的改进提高，安全可靠性从设计上得到进一步提高，经济性则依赖设计、制造、施工安装和运行管理水平的提高。就主要核电站设备而言，大部分技术是通用的，单台设备容量向大型化发展，同时建设工期缩短为4～5年。

目前，第三代核电技术的代表为美国西屋公司AP1000技术和法国法玛通公司EPR技术。其中，美国机型向简化和非能动化发展，百万千瓦级核电站（120万千瓦）的核岛由3回路减为2回路，循环系统大量采用依靠自然循环的非能动设计，并使用屏蔽式循环水泵；法国机型核岛由3回路增加至4回路，常规岛主设备向大型化发展，单台设备容量加大。

目前，第二代核电站运行业绩良好，尚有改进潜力和发展空间，在一定时期内仍是核电技术的主流；第三代核电的设计目标要求比第二代具有更好的安全性和经济性，尤其是非能动安全系统和严重事故应对措施, 可减少故障演变成事故的风险，从而使堆芯熔化和大量放射性释放的概率进一步降低。第三代的压水堆核电机组目前尚未取得实际运行经验，没有成熟的商用机型，达到批量规模建设的阶段还需要有个过程。发达国家都准备采取先建设首堆工程的审慎做法以减少风险。2005年9月，世界首台第三代核电机组（EPR）在芬兰开工建设；法国预计在2009年建设首台第三代机组并取得运行经验，2015年以后再决定是否开工后续机组；美国将对采用第三代（AP1000）建设的第一、二台机组，由政府提供5亿美元的资金补贴，与投资商共同承担首堆风险。由于第三代压水堆核电站刚开始建设，在经济性方面尚难以显现竞争优势，但可以预计，随着第三代核电站的批量建设，经济性的优势将得到逐步体现。