W reaktorze jądrowym moderator jest mieszany z paliwem uranowym w celu spowolnienia szybkich neutronów do prędkości neutronów termicznych, co umożliwia wystąpienie rozszczepienia w kontrolowanej reakcji jądrowego łańcucha. Większość reaktory jądrowe w Stanach Zjednoczonych używają wody jako moderatora. Elastyczne zderzenia występujące pomiędzy szybkimi neutronami a moderatorem spowalniają neutrony bez ich pochłaniania.
Ponieważ jądra wodoru w cząsteczkach wody mają mniej więcej tę samą masę co szybkie neutrony, zderzenie neutronu z protonem w jądrze wodoru spowoduje, że neutron straci prawie całą swoją energię kinetyczną. Oprócz wody około 20 procent reaktorów jądrowych na świecie używa stałego grafitu jako moderatora neutronów. W około pięciu procentach reaktorów na świecie moderatorem jest ciężka woda. W niektórych eksperymentalnych typach reaktorów element berylu został użyty jako moderator.
W elektrowni jądrowej woda używana jako moderator neutronów służy również do podgrzewania wody napędzającej turbiny parowe wytwarzające energię elektryczną. Woda moderatora pozostaje jednak całkowicie odcięta od wody, która napędza turbiny. Zapobiega to opuszczaniu rdzenia reaktora przez radioaktywność, czyli tam, gdzie zachodzą reakcje łańcuchowe wytwarzające ciepło.
