壓水堆最初被用作核潛艇的動力。它的冷卻水分為一次系統和二次系統兩部分。一次系統的 冷卻水保持在約160氣壓這樣的高壓，所以加熱到約325℃仍能保持為液體狀態。為了吸收核裂變中的中子，水中加入一點硼，用以調整核反應的速度。一次冷卻水直接同核裂變部分接觸，將它產生的熱量帶走。經由蒸氣發生器進行熱交換，使二次冷卻水被加熱至沸騰。二次冷卻水在60大氣壓下被加熱到275℃，成為蒸氣用以驅動發電用的汽輪機。

壓水堆利用濃縮鈾工廠提供的低濃度鈾235作為核燃料。鈾235是鈾的一種放射性同位素，是自然界中唯一存在的裂變核燃料。裂變中產生的中子，或被燃料棒中鈾238所吸收，或使鈾235發生裂變，或逸出於燃料棒之外。如中子速度快，則使鈾235發生裂變的機會就小了，所以要用水(輕水或重水)和石墨作為減速材料，放在燃料棒四周，使中子速度減慢以有助於使鈾235發生裂變。減速後的中子能量最後都變為熱能，為了把它運到外部，需要使用冷卻材料(通常也用水)。把含有硼等吸收中子物質的控制棒放在堆芯中，當它插入燃料中時，產生的中子數量達不到臨界值，裂變無法連續進行下去。當控制棒拔起來時，中子數目加多，透過連銷反應，鈾的裂變便可連續進行下去。這種速度變慢的中子稱為熱中子，利用熱中子使鈾235裂變的核反應堆，稱為熱中子反應堆。