La France compte également plusieurs usines du cycle du combustible, dont l'usine de retraitement de la Hague.
En 2008, la France compte 19 centrales nucléaires en exploitation pour un total de 58 réacteurs nucléaires de puissance. Chacune de ces centrales comprend deux ou quatre réacteurs, à l'exception de la centrale de Gravelines (Nord) qui en comprend six. Ces réacteurs sont de la filière à eau sous pression. Un réacteur à neutrons rapides de plus faible puissance est également en exploitation (relié au réseau) sur le site de Marcoule.
Un réacteur, dit de génération III, de type REP et baptisé EPR pour "European Pressurized Reactor", doit entrer en service en 2012 à côté des deux réacteurs existants de la Centrale nucléaire de Flamanville (Manche).
La France signe le 3 octobre 1957, juste après la crise de Suez, un accord secret avec Israël, portant sur la construction d'un réacteur dans la centrale de Dimona, faite en dehors du régime de l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA). Afin de préserver le secret, le gouvernement français raconte aux officiers des douanes que les pièces exportées serviront à construire une usine de dessalement d'eau de mer en Amérique latine.
En 1974, la société américaine Westinghouse cède sa licence à Framatome concernant les réacteurs nucléaires à eau pressurisée (REP), que la France a exportée par la suite.
En 1974, un consortium d'entreprises françaises, composé de Spie Batignolles pour le génie civil, d'Alsthom pour l'îlot conventionnel et de Framatome commence la construction de la centrale de Koeberg, doté de réacteur à eau pressurisée (REP) et d'une licence Westinghouse. La centrale a été mise en service en 1984 et 1985, soulevant un tollé international du fait de l'embargo qui frappait le régime d'apartheid.
La France a signé, par la main de Jacques Chirac, un accord de coopération nucléaire avec l'Irak le 18 novembre 1975, qui devait aboutir à la construction de la centrale d'Osirak.
Dans le même temps, la France signe des accords avec l'Iran. Georges Besse fonde le consortium international Eurodif en 1973, qui inclut la France, la Belgique, l'Italie, l'Espagne et la Suède. La Suède se retire rapidement du jeu, et Eurodif se tourne alors vers Téhéran, qui devient actionnaire d'Eurodif.
L'accord franco-iranien du 27 juin 1974 prévoit la vente par la France de cinq centrales atomiques américaines (licence Framatome); l'approvisionnement de l'Iran en uranium enrichi ; la construction par Technicatome d'un centre nucléaire comportant trois réacteurs de recherche; l'exploitation en commun des gisements d'uranium qui pourraient être découverts en Iran et celle de gisements dans des pays tiers; la formation des scientifiques iraniens, ainsi que « l'accès de l'Iran à l'industrie de l'enrichissement de l'uranium ».
La Commissariat à l'énergie atomique (CEA) français et l'Organisation iranienne à l'énergie atomique ont alors fondé la Sofidif (Société franco–iranienne pour l’enrichissement de l’uranium par diffusion gazeuse), possédant respectivement 60 % et 40 % des parts. En retour, la Sofidif a acquis une part de 25 % dans Eurodif, ce qui donnait à l'Iran une minorité de blocage dans Eurodif. Le reste des 75% d'Eurodif étaient répartis entre le CEA (27,8% des parts), et trois actionnaires minoritaires (l'Italie, l'Espagne, la Belgique).
En tant qu'actionnaire, l'Iran avait un droit d'enlèvement sur 10% de l'uranium enrichi par Eurodif.
Suite à la Révolution islamique de 1979, Paris refusa d'honorer ses engagements, empoisonnant ainsi les relations avec Téhéran (voir Eurodif pour des détails sur le contentieux franco-iranien), jusqu'à la signature d'un accord en 1991.
Areva collabore en outre depuis les années 1980 avec la république populaire de Chine, où elle a aidée à la construction de neuf des onze centrales nucléaires. Elle a perdu un marché, en 2007, au profit de sa rivale Westinghouse, détenue par Toshiba, mais en a remporté un autre, d'une valeur de 8 milliards d'euros, signé avec China Guangdong Nuclear Power Company en novembre 2007 pour la construction de deux centrales nucléaires de technologie EPR.
En 2005, Areva et Constellation Energy, l’un des principaux électriciens américains, ont créé la coentreprise Unistar Nuclear, qui a pour mission de promouvoir et commercialiser la technologie EPR aux États-Unis. En 2006, Unistar a annoncé un accord entre Areva et BWX Technologies, acteur américain de l'industrie nucléaire, pour la fabrication de composants pour l’US EPR.
Le président Nicolas Sarkozy a signé un accord de coopération nucléaire avec la Libye lors de sa visite du 25 juillet 2007, qui était lié à l'affaire des infirmières bulgares.
L'Elysée affirmait que les centrales nucléaires vendues devaient servir à la désalinisation de l'eau de mer, mais cela a été mis en doute par Le Monde.
Le Parisien, citant Philippe Delaune, un responsable du CEA, a par la suite écrit que l'accord concernait en fait les réacteurs EPR de 3e génération, et que le contrat portait sur un montant de trois milliards de dollars.
Areva a cependant démenti les informations du Parisien. Nicolas Sarkozy a aussi nié tout contrat de la sorte.
Bakchich s'est néanmoins procuré le mémorandum secret de juillet 2007. L'article 1 affirme que l’un des objectifs de l'accord franco-libyen est d’« encourager les institutions et entreprises industrielles des deux pays à mettre en œuvre des projets communs ». Mais aussi d’« autoriser les institutions et entreprises industrielles des deux pays à œuvrer conjointement en vue de la réalisation de projets de production d’énergie nucléaire et de dessalement de l’eau, ainsi que des projets de développement liés à l’utilisation pacifique de l’énergie atomique ».
En janvier 2007, Areva a remporté deux contrats portant sur la modernisation de la tranche 2 de la centrale d'Oskarshamn et l'extension de la durée de vie de la tranche 4 de la centrale de Ringhals.
Suite à l'accord signé en septembre 2008 par le groupe des fournisseurs nucléaires avec l'Inde, un accord de coopération entre l'Inde et la France a été signé, conduisant en retour à la signature d'un contrat entre Areva et Nuclear Power Corp of India Ltd (NPCIL), portant sur deux réacteurs de 1.650 mégawatts (MW) de type EPR (Evolutionary Power Reactor)