استفاده از انرژی هستهای برای مقاصد صلحآمیز در دوران سلطنت محمدرضاشاه پهلوی مطرح شد و با ایجاد سازمان انرژی اتمی ایران، آغاز پروژه راکتور اتمی بوشهر و مشارکت مالی ایران در طرحهای فناوری سوخت اتمی فرانسه ادامه یافت.
با وقوع انقلاب ایران در سال 1357 تا مدتی این مقوله متوقف شد. ماجرای گروگانگیری دیپلماتهای آمریکایی در تهران و جنگ ایران و عراق منجر به تغییر موضع کشورهای غربی با ایران شد و مساعدت آنها را برای تکمیل این پروژه غیرممکن کرد. شرکت آلمانی کا.و.او که پیمانکار این پروژه بود از ادامه کار سرباز زد.
در بحبوحه جنگ ایران و عراق و کمبود شدید منابع نیرو در کشور، ایران با روی آوردن به اسپانیا و ژاپن کوشش در تکمیل پروژه بوشهر کرد که موفقیتآمیز نمود. سپس قراردادی با روسیه برای به انجام رساندن کار نیروگاه بوشهر امضا شد که کار آنها هنوز ادامه دارد چندبار زمان پایان پروژه به تعویق افتاده است.
آمریکا و اسرائیل برآنند که ایران با «کمک مخفیانه» منابع پاکستانی موفق به ساخت مراکز لازم برای تولید سوخت هستهای از جمله غنیسازی اورانیوم شد. به دلیل امکان استفاده دوگانه از این فناوری در تولید تسلیحات هستهای مورد اعتراض کشورهای دیگر به ویژه دیگر اعضای آژانس بینالمللی انرژی اتمی که ایران نیز عضوی از آن میباشد قرار گرفت. ایران این ادعا را رد میکند و میگوید تمام برنامه هستهای ایران داخلی و بر مبنایی بنیادی میباشد که بطور اصولی و با طرح استقلال کامل فناوری هستهای از بدو انقلاب اسلامی بازسازی و اجرا شده است.
اگرچه ایران از دیدگاه قوانین آژانس بینالمللی انرژی اتمی و همچنین از نقطه نظر پیماننامه منع گسترش سلاحهای هستهای حق تحقیق و استفاده صلحآمیز از فناوری هستهای را دارد، کشورهای غربی به رهبری آمریکا تلاش پیگیری را آغاز کردهاند که ایران را برای همیشه از هرگونه استفاده از فناوری انرژی هستهای منع کنند. تلاشهای زیادی در سال 2005 صورت پذیرفت و در مارس 2006 پرونده هستهای ایران به شورای امنیت سازمان ملل ارجاع شد. در آوریل 2006 ایران اعلام کرد که موفق به غنیسازی اورانیوم به میزان 5/3 درصد شده است. این درحالی است که پیش از وقوع انقلاب، غرب یکی از مشوقین دستیابی ایران به تکنولوژی هستهای بوده است.
در سال 1336 ایران و آمریکا در چارچوب برنامه اتم برای صلح که آیزنهاور پیشنهاد کرده بود قرارداد همکاری در زمینههای غیرنظامی اتمی امضا کردند. بر پایه این قرارداد ایران چند کیلوگرم اورانیوم غنی شده برای مصرف پژوهشی از آمریکا دریافت میکرد. دو سال بعد به دستور محمدرضا پهلوی یک مرکز پژوهش هستهای در دانشگاه تهران تاسیس شد. در سال 1338 ایران مقدمات خرید یک رآکتور پژوهشی 5 مگاواتی را برای دانشگاه تهران فراهم میکند. در سال 1346 آمریکا 5/5 کیلوگرم اورانیوم غنی شده برای استفاده در رآکتور پژوهشی به ایران تحویل داد. همچنین 112 گرم پلوتونیوم نیز به عنوان راهانداز رآکتور تحویل شد. در 1347 (1968) ایران پیماننامه منع گسترش سلاحهای هستهای را در همان روزی که برای امضا ارائه شد، امضا کرد. یک سال پس از آن آمریکا قرارداد هستهای با ایران را به مدت ده سال دیگر تمدید کرد. در سال 1349 پیماننامه منع گسترش سلاحهای هستهای به تصویب مجلس رسید. در 1351 دولت ایران اعلام کرد که قصد دارد در ده سال آینده چند نیروگاه برق اتمی تهیه کند و وزارت نیرو بررسی در مورد امکان ساخت نیروگاه در جنوب ایران را آغاز کرد. دو سال پس از آن ایران وامی به مبلغ یک میلیارد دلار به کمیساریای انرژی اتمی فرانسه داد. از این وام برای ساخت کارخانه غنیسازی اورانیوم (متعلق به کنسرسیوم اورودیف) در تریکاستن استفاده شد. در مقابل ایران صاحب 10 درصد از سهام این کارخانه شد. در سال 1352 شاه ایران تشکیل سازمان انرژی اتمی ایران را اعلام کرد. سرپرست این سازمان دکتر اکبر اعتماد بود که در سوئیس در رشته فیزیک تحصیل کرده بود. این سازمان مستقیما زیر نظر شاه اداره میشد. همزمان وزیر خارجه آمریکا به سفیر ایران گفت که آمریکا آماده بررسی امکانات همکاری بیشتر اتمی بین ایران و آمریکا است و دکتردیکسیلی، رئیس کمیسیون انرژی اتمی آمریکا از امکان تاسیس یک مرکز منطقهای برای غنیسازی و بازفرآوری اورانیوم در ایران سخن گفت. شاه و اکبر اعتماد به پاریس رفتند و قراردادهایی برای ایجاد پنج نیروگاه 1000مگاواتی، دریافت اورانیوم لازم و نیز تاسیس یک مرکز پژوهشی با فرانسه منعقد کردند. در 1355 ایران تمایل خود را به دستیابی به فناوری غنیسازی اورانیوم ابراز کرد. شرکت کرافت ورک اونیون برنده قرارداد ساخت نیروگاه هستهای در ایران شد و سفارشی برای تحویل چهار مولد بخار به شرکت ایتالیایی آنسالدو داد. در همان سال والری ژیسکار دستن رئیسجمهور فرانسه با تحویل فوری دو رآکتور و تحویل آتی شش رآکتور دیگر به ایران موافقت کرد. در 1356 شاه خرید چهار رآکتور دیگر از کرافت ورک اونیون را به تعویق انداخت. اکبر اعتماد پس از اتهامات مربوط به سوءمدیریت و اختلاص استعفا کرد. دکتر احمد ستودهنیا جانشین او شد.
در 1358 آمریکا، به خاطر انقلاب اسلامی در ایران، تحویل اورانیوم بسیار غنی شده را به این کشور متوقف کرد. ایران توافقنامه خود با کنسرسیوم اورودیف را لغو کرد و خواستار آن شد که وام یک میلیارد دلاری این کشور که برای تکمیل نیروگاه تریکاستن داده شده بود، باز پس داده شود. همچنین ایران پرداختهای خود به ارودیف را که برای خدمات غنیسازی اورانیوم از سال 1977 آغاز شده بود متوقف کرد. فریدون سحابی معاون وزارت نیرو و سرپرست سازمان انرژی اتمی ایران اعلام کرد که این سازمان بخش مهمی از فعالیتهای خود را کاهش خواهد داد. او گفت که کار ساخت دو نیروگاه که آلمان غربی در بوشهر میسازد به نیمه رسیده و ادامه خواهد یافت اگرچه همه پروژههای نیروگاهی دیگر متوقف خواهد شد. او گفت که هیچ خارجی در فعالیتهای سازمان انرژی اتمی بکار گرفته نخواهد شد و کار اکتشاف و استخراج اورانیوم ادامه خواهد یافت.