Kerncentrales die nu commercieel verkrijgbaar zijn, zijn van de derde generatie. De bouwkosten van een dergelijk kerncentrale liggen, exclusief bouwrente, tussen € 1590 en € 2297 per kilowatt elektrisch vermogen. Voor een kerncentrale met een vermogen van 1600 megawatt is dat € 2,5 tot € 3,7 miljard. De spreiding hangt ondermeer samen met de vraag of rekening is gehouden met het risico op kostenoverschrijdingen. Er zijn namelijk nog maar weinig kerncentrales van de derde generatie gebouwd. Door bouwrente nemen de investeringskosten verder toe (tot € 4,2 à € 4,7 miljard voor een kerncentrale van 1600 megawatt). De bouwtijd bedraagt 4,5 tot 6 jaar. In deze periode moet er al wel geld beschikbaar worden gesteld, zonder dat er inkomsten zijn uit de elektriciteitsproductie. De rentes van leningen tijdens de bouw zijn relatief hoog. Wordt de bouwtijd langer, dan nemen de investeringskosten door bouwrente toe.
De kosten die worden gemaakt om de kerncentrale te exploiteren liggen tussen 1,1 en 1,8 cent per kilowattuur. Naast de kosten voor onderhoud en bediening zitten hierbij inbegrepen de kosten van de splijtstofcyclus (splijtstofkosten: 0,3 à 0,6 cent per kilowattuur; kosten voor verwerking en opberging van het nucleaire afval: circa 0,1 cent per kilowattuur) en de kosten voor ontmanteling van de kerncentrale (circa 0,1 cent per kilowattuur). Er is uitgegaan van de huidige praktijk ten aanzien van verwerking en berging van nucleair afval en ontmanteling.
De kostprijs van kernenergie ligt tussen 3,1 en 8 cent per kilowattuur. Deze bandbreedte is gebaseerd op 6 kostenstudies. De hoogste waarde is afkomstig van een Amerikaanse studie, die wordt gevolgd door een Europese studie met een kostprijs van 5,4 cent per kilowattuur. De kostprijs wordt voor 70 tot 80% bepaald door de kapitaalskosten. Daardoor is de kostprijs van kernenergie relatief stabiel. Ramingen van de kapitaalskosten lopen uiteen doordat uitgegaan wordt van verschillende exploitatieperioden (25 of 40 jaar; technisch kunnen kerncentrales langer mee), verschillende veronderstellingen over de rente over geleend kapitaal (de looptijd van de lening is korter dan de exploitatieperiode) en verschillende rendementen op het geïnvesteerde eigen vermogen. De gebruikte rentevoet voor berekening van de kapitaalskosten varieert hierdoor tussen 5 en 11,5%.
De kostprijs kan worden vergeleken met de elektriciteitsprijs op de groothandelsmarkt, de markt waar de kernenergie-exploitant de geproduceerde elektriciteit verkoopt, en de kostprijs van andere elektriciteitsproductietechnologieën. De gemiddelde elektriciteitsprijs voor basislast op de Nederlandse elektriciteitsmarkt was in 2006 6,6 cent per kilowattuur en op de Duitse markt 5,5 cent per kilowattuur. Dit waren de hoogste gemiddelde prijzen voor basislast jaarcontracten sinds beide elektriciteitsmarkten zijn geliberaliseerd. De kostprijs voor elektriciteit uit kolencentrales ligt tussen 2 en 5,6 cent per kilowattuur, die voor gascentrales tussen 3,4 en 6,6 cent per kilowattuur. De elektriciteitsmarktprijzen en de kostprijzen voor kolen- en gascentrales worden beïnvloedt door de brandstofprijzen en de prijs van CO2-emissierechten. De kostprijs voor windenergie ligt thans tussen 4,1 en 8,4 cent per kilowattuur voor wind op land en voor wind op zee tussen 8,6 en 11,2 cent per kilowattuur. Deze kostenindicaties zijn ontleend aan dezelfde kostenstudies als waaruit de kosten van kernenergie zijn gerapporteerd. Bij deze kostenstudies is uitgegaan van de huidige technologie. Als gevolg van technologische ontwikkeling en ontwikkeling van de brandstofprijzen en de CO2-prijs kunnen de toekomstige kostprijzen anders zijn (bijv. voor kolen en aardgas hoger en voor wind lager).
Bij toepassing van kernenergie kunnen externe kosten en baten ontstaan. Hiervan is sprake als bij het exploiteren van de kerncentrale negatieve of positieve effecten ontstaan die ten laste komen van derden en niet in de prijs van kernenergie zijn verwerkt. De externe kosten van milieueffecten die voor kernenergie zijn berekend liggen beneden 1 cent per kilowattuur. Dit is qua orde van grootte vergelijkbaar met de externe kosten voor windenergie en die van elektriciteit geproduceerd met zonnepanelen. Voor elektriciteit geproduceerd uit kolen en gas (zonder CO2-opslag) liggen die een factor tien hoger. Andere externe kosten zijn bijvoorbeeld kosten die de overheid moet maken voor publieksvoorlichting over kernenergie, voor beveiliging van afvaltransporten en voor beveiliging tegen terroristische acties of hebben te maken met uitputting van uraniumvoorraden en gevolgen van proliferatie. Toepassing van kernenergie heeft een gunstig effect op energievoorzieningszekerheid en reductie van broeikasgassenemissies. Baten die ontstaan door hoge elektriciteitsprijzen als gevolg van prijsstijging van fossiele brandstoffen of de prijs van CO2-emissierechten worden door de kernenergie-exploitant echter niet vanzelf doorgegeven aan de afnemers. Deze voordelen kunnen dan niet worden aangemerkt als externe baten.