CO₂ là chất chính yếu gây nên hiệu ứng nhà kính và hiện tượng ấm lên toàn cầu. Do vậy, các chuyên gia khí hậu cảnh báo rằng chúng ta cần cắt giảm phát thải CO2 toàn cầu từ 25 tỷ tấn hàng năm xuống 10 tỷ tấn, thậm chí cả khi tăng sản xuất năng lượng.

Tuy nhiên, nhiên liệu hoá thạch như than, dầu, khí... khi được dùng để sản xuất điện hay trong động cơ xe cộ và máy móc sẽ phát tán khí CO₂trực tiếp vào không khí. Ngược lại, các nhà máy điện hạt nhân hàng năm lại giúp tránh thải 2,5 tỷ tấn CO₂một lượng tương đương một nửa số khí thải của ngành vận tải thế giới. Như vậy, khi đánh giá tác động sinh thái thì năng lượng hạt nhân vượt lên trên các phương án năng lượng thông thường khác và ngang bằng với năng lượng mới, mở rộng công suất hạt nhân cũng đồng nghĩa với giảm thải chất gây hiệu ứng nhà kính được nhiều hơn.

Theo đó, điện hạt nhân có khả năng cạnh tranh về kinh tế hơn khi tính đến chi phí môi trường liên quan đến những tổn hại do phát thải CO₂. Hạt nhân cũng được các nhà khoa học đánh giá là ngành công nghiệp năng lượng duy nhất có trách nhiệm về tất cả chất thải của mình và tính đủ cả chi phí đó trong giá bán điện.