Beim Abriss eines Atomkraftwerks werden alle Anlagen, wie etwa der Dampfkreislauf und die Turbinensysteme, vollständig demontiert und anschließend die Kraftwerksgebäude und deren Fundamente abgerissen. Problematisch und teuer ist dabei der Umgang mit dem radioaktiven Material und dessen Lagerung. Zum einen fallen beim Abriss schwach- und mittelradioaktive Abfälle, wie etwa Maschinenteile an, zum anderen müssen die Brennelemente sicher verwahrt werden. Insgesamt müssen etwa fünf Prozent des Inventars eines AKWs endgelagert werden.

Bei leicht kontaminierten Metallteilen ist dies nicht nötig. Sie werden mit einem Elektrolyseverfahren gesäubert. Radioaktive Substanzen werden mit Hilfe von Komplexbildnern ausgefällt. Der Schlamm muss anschließend getrocknet und als radioaktiver Abfall entsorgt werden. Der unbelastete Metallschrott wird recycled. Auch die zerkleinerten Betonteile der Kraftwerksgebäude können wieder verwendet werden, etwa als Baumaterial für Autobahn-Fundamente.

Die weltweit größte Demontage eines AKWs findet derzeit in Greifswald-Lubmin statt. Im Anfang der neunziger Jahre stillgelegten Kraftwerkskomplex "Bruno Leuschner" werden vier Druckwasserreaktoren mit je 440 Megawatt Leistung abgerissen. Bis zum Jahr 2008 sollen dafür insgesamt 6 Milliarden Mark aufgewendet werden. In dem Betrag eingeschlossen sind die Aufwendungen für das "Zwischenlager Nord" auf dem ehemaligen Kraftwerksgelände. Dort soll der Abfall aus den ostdeutschen AKWs gelagert werden. Im Westen Deutschlands wird derzeit unter anderem das 1980 stillgelegte AKW in Gundremmingen zurückgebaut.

Eine zweite Variante des Umgangs mit außer Dienst gestellten AKWs ist der sogenannte "sicheren Einschluss". Dabei bleiben die Anlagen nach der Entfernung der Brennstäbe und aller feuergefährlichen Materialien mindestens 30 Jahre weitgehend unangetastet, bis die Radioaktivität abgeklungen ist. Der Vorteil des "sicheren Einschlusses" ist, dass nach Ablauf dieser Frist verhältnismäßig wenig strahlendes Material endgelagert werden muss.

Die Methode des "sicheren Einschließens" erwies sich allerdings bei der Stilllegung des Forschungsreaktors Niedereichbach als äußerst kostspielig. In nur einem Jahr musste eine Million Mark für die Aufrechterhaltung der Sicherheit aufgewendet werden. Die Betreiber entschlossen sich daher doch zum 280 Millionen Mark teuren vollständigen Rückbau, der nach Ablauf der Abklingzeit ohnehin angefallen wäre.