Теплоноситель служит для отвода тепла из активной зоны реактора. Большое распространение в энергетических реакторах получила вода, которая за счет большой теплоемкости не требует больших расходов, но требует повышенного давления. Вода в активной зоне реактора нагревается и, циркулируя по контуру под действием насосов, отдает тепло в парогенераторах воде второго контура, пар которой направляется в турбины и где его тепловой потенциал используется для совершения работы вращения электрогенератора. В кипящих водоводяных или графитовых реакторах пар генерируется непосредственно в активной зоне и после сепарации, отделения капель влаги, направляется в турбины, где срабатывается его потенциал. В реакторах на быстрых нейтронах используется в качестве теплоносителя жидкий натрий, циркулирующий по контуру под давлением 5-8 атм. Также в некоторых реакторах теплоносителем служит тяжелая вода - вода в которой есть изотопы водорода - дейтерий и тритий.