Les États-Unis sont aujourd'hui le premier pays au monde en nombre de réacteurs nucléaires actifs (104 réacteurs en 2005). Ils ont joué un rôle clef et ambigu concernant la prolifération nucléaire, s'employant à la fois à favoriser l'utilisation du nucléaire dans le monde (par exemple la cession des licences Westinghouse à l'entreprise françaiseFramatome en 1974) et à stopper celle-ci (pressions dans les années 2000 contre la Corée du Nord et l'Iran).
Le laboratoire national de Lawrence Livermore est fondé en 1952, à l'initiative du physicien Edward Teller, qui y voit une réponse au manque d'intérêt suscité par son projet de bombe H à Los Alamos. Deux ans plus tard, les États-Unis testent la bombe H américaine la plus puissante à ce jour, lors de l'essai de Castle Bravo sur l'atoll Bikini. Son énergie a été de 15 mégatonnes, ce qui reste bien loin des 57 mégatonnes de la bombe Tsar larguée par les Soviétiques au-dessus de la Nouvelle-Zemble dans l'Arctique russe en 1961.
Le Congrès vote en 1957 la Price-Anderson Nuclear Industries Indemnity Act (loi Price-Anderson relative aux indemnisations dans l'industrie nucléaire), qui vise à maintenir la couverture financière, pour le public, du risque d'incident ou d'accident nucléaire, tout en compensant en partie les coûts afférents à cette garantie pour l'industrie nucléaire. Critiquée par des associations de consommateurs ou des militants antinucléaire qui l'accusent de fausser la concurrence vis-à-vis des autres sources d'énergie, la loi a été renouvelée pour 20 ans sous l'administration Bush, en 2005.
En raison du caractère dual de l'énergie atomique, la distinction entre coopération civile et militaire est néanmoins parfois floue. L'entreprise américaine Westinghouse cède en 1974 sa licence concernant les réacteurs à eau pressurisée à l'entreprise françaiseFRAMATOME. Pourvu de cette licence, Paris entame alors un programme de coopération nucléaire avec l'Afrique du Sud, aidant à la construction de la centrale de Koeberg à partir de 1976. Portée à la connaissance de l'opinion, cette initiative soulève un tollé international, en raison du régime d'apartheid qui prévaut alors en Afrique du Sud.
Le secrétaire d'État Kissinger signe en 1975 un accord de coopération nucléaire avec l'Iran, confirmé par une directive de 1976 du président Ford, qui devait permettre à Téhéran de parvenir à maîtriser le « cycle complet de l'atome », avec tous les risques en termes de prolifération que cela pourrait engendrer. Le document stratégique de Ford stipulait que « l'introduction de l'énergie nucléaire en Iran permettra à la fois de fournir les besoins grandissant de l'économie iranienne et de libérer des ressources de pétrole pour l'export ou la conversion en produits pétrochimiques. » [3] En dépit du TNP, ratifié en 1970 par l'Iran, jusqu'au changement d'administration en 1977, Dick Cheney, l'ancien ministre de la Défense américain Donald Rumsfeld, et Paul Wolfowitz, aujourd'hui parmi les plus féroces opposants au programme nucléaire iranien, étaient tous - avant la Révolution iranienne - très impliqués dans la promotion d'un programme nucléaire iranien qui pourrait permettre d'extraire du plutonium du combustible usé des réacteurs nucléaires afin de l'utiliser dans des armes nucléaires.
En 1979, un accident de niveau 5 sur l'échelle INES (qui va de 0 à 7) a lieu à la centrale nucléaire de Three Mile Island, quinze jours après la sortie du film Le Syndrome chinois, avec Jane Fonda, jouant sur le thème de l'accident nucléaire. Selon l'AIEA, l'accident de Three Mile Island marqua un tournant dans l'utilisation mondiale de l'énergie nucléaire. En effet, alors que la construction mondiale de réacteurs augmenta de manière continuelle de 1963 à 1979 (mis à part 1971 et 1978), celle-ci déclina de 1980 à 1998[5] Le président Jimmy Carter ordonna une enquête sur l'accident. Les opérations de nettoyage commencèrent en et se sont poursuivies jusqu'à , coûtant 975 millions de dollars. De 1981 à 1984, 51 projets de construction de réacteurs nucléaires furent annulés aux États-Unis, dont une bonne partie provenant de Babcock and Wilcox, l'entreprise qui avait fabriqué celui de Three Mile Island.
Le Congrès vote en 1990 le Radiation Exposure Compensation Act, qui indemnise certaines victimes des essais nucléaires. Amendée par la suite, la loi résulte dans l'indemnisation d'un peu plus de 16 000 plaignants (plus de 7 000 demandes d'indemnisation sont rejetées), pour un montant de plus d'un milliard de dollars[6]. Plus de 1 000 essais nucléaires ont été effectués entre 1945 et 1992[7]. Jusqu'en , la plupart des essais étaient atmosphériques (au-dessus du sol). Après la ratification du traité d'interdiction partielle des essais nucléaires, signé en 1963, tous les essais ont été effectués sous terre dans le but de prévenir les retombées radioactives atmosphériques. Washington a signé, sans le ratifier, le traité d'interdiction complète des essais nucléaires (1996).
Washington signe en un accord de coopération nucléaire avec la Turquie, prévoyant des transferts de technologie, de matériel, de réacteurs, et de l'aide dans le développement des applications du nucléaire dans le domaine de la médecine et de l'agriculture [8].
En , la Chambre des représentants a voté un accord de coopération nucléaire avec l'Inde, pour une durée de 40 ans, prévoyant le transfert de technologies et de fournitures par les États-Unis à l'Inde de matériel nucléaire et non-nucléaire, y compris de réacteurs[9]. Un autre accord avait déjà été ratifié par le Sénat en 2006[10].
Concernant les centrales nucléaires, les fournisseurs Westinghouse et General Electric ont développé des concepts nommés passifs : à peu près tous les systèmes de sûreté ne possèdent plus de moteur dépendant du courant électrique mais sont propulsés avant tout par la force de la gravitation, qui ne peut pas être coupée comme par exemple lors de l'accident nucléaire de Fukushima ou lors de l'accident nucléaire de Three Mile Island. Les 2 réacteurs Vogtle 3 et Vogtle 4, mis en service en 2023 et 2024, sont les deux premiers réacteurs de type AP 1000 (basé sur des concepts passifs) opérationnels aux États-Unis.
En , président Donald Trump a dénoncé l'accord de Barack Obama et d'autres grandes nations de 2015 avec l'Iran, qui prescrit à ce pays de ne pas enrichir d'uranium pour construire des armes nucléaires. Il veut un accord plus sévère pour l'Iran.
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