海底核电站是在陆地上核电站的基础上担出来的。
早在20世纪70年代初，科学家们就提出这样的大胆设想，并将它的蓝图绘制出来了。最近二三十年来，许多国家通过研究试验，已提出许多种独特的设计方案。
从发电原理来说，海底核电站与陆地上的核电站基本上是相同的，它们都是利用核燃料在裂变过程中产生的热量来将冷却水（或其他液体）加热，使其变成高压蒸汽，以推动汽轮发电机组发电。当然，海底核电站的建造比陆地上的核电站要困难得多：一、海底核电站的所有零部件都必须能承受住几百米深的海水所施加的巨大压力；二、海底核电站要求其一切设备的密封性能都非常好，能够达到滴水不漏的程度；三、海底核电站的各种设备和零部件都必须具有耐海水腐蚀的能力。
因此，海底核电站的反应堆都要安置在耐压的堆舱里，汽轮发电机则要密封在耐压舱内。而且堆舱和耐压舱都在固定在一个大平台上。
海底核电站为了能够更好地安装，可以事先在海面上进行安装，等安装好以后再将整个核电站和固定平台一起沉入海底，使其正好坐落在预先铺好的海底基地上。当核电站在海底连续运行多年以后，可以像潜艇一样地让它浮出水面，进行检修和更换堆料。
在1974年，美国原子能委员会提出了发电容量为3000千瓦的海底核电站的设计方案。这座海底核电站由反应堆、发电机、主管道、废热交换器、沉箱等5大部分组成。它所采用的是一种安全性能非常好的铀氢化锆反应堆。这种反应堆的好处在于，它的发电量能够在极短的时间内由零迅速上升到几百万千瓦，然后又自动地迅速降落下来。所以，人们将这种反应堆形象地称为“脉冲反应堆”。由于这种反应堆在短时间内起伏变化很快，这就大大提高了它的发电能力。例如美国设计的海底核电站，它在稳定时的发电能力只有3000千瓦，而它的脉冲发电量最高可达600万千瓦，后者是前者的2000倍。海底核电站的反应堆所用的冷却剂，是取用极其方便的海水。整个核电站在海底运行4年后，浮出水面，进行换料检修，然后再沉入海底继续使用。
20世纪70年代初，英国在发生“石油危机”后也开始研究海底核电站。1978年，英国为了开采海底石油，由几家公司联合提出了海底核电站的设计方案。英国海底核电站设计方案与美国方案有所不同，英国海底核电站装置了两座核反应堆舱，从而能够在一座反应堆换料或进行检修时，另一座反应堆照常供电，以保证采油用电的需要。反应堆安置在长60米、直径为10米的耐压舱内，而耐压舱可在500米深的海底长期稳定地进行工作。耐压舱的外壳是用双层5～7厘米厚的钢板制成，中间灌注混凝土，混凝土的厚度为0.5～1.5米，其厚度随着水深而增大。共装备3台汽轮发电机，都密封在耐压舱内，以确保电力供应的需要。
海底核电站能为勘探和开采海底石油提供许多方便，它可以将富足的电力轻而易举的送往采油平台，还可以为许多远洋作业设施提供廉价的电力。
专家们预言，随着海洋资源尤其是海底石油和天然气的开发，必将进一步促进海底核电站的研究与开发。不久的将来海底核电站将会广泛进入实际应用之中。
