Основной элемент — активная зона, где размещается ядерное топливо, оформленное в виде тепловыделяющих элементов (твэлов), представляющих собой топливный сердечник, очехлованный герметичной оболочкой. Твэлы компонуются в тепловыделяющие сборки (ТВС). Они располагаются чаще всего в вертикальных каналах и в плане образуют правильную решетку. В состав активной зоны входят, кроме того, конструкционные материалы—оболочки твэлов, дистанционирующие устройства, корпуса (каркас и другие элементы) ТВС. Тепло, выделяемое в активной зоне, отводится теплоносителем, который непосредственно омывает твэлы. В реакторах на тепловых нейтронах в состав активной зоны входит также замедлитель, предназначенный для замедления нейтронов деления и формирования необходимого энергетического спектра.
Для уменьшения утечки нейтронов активная зона со всех сторон окружена отражателем. Отражатель обычно состоит из того же материала, что и замедлитель. В реакторах на быстрых нейтронах, в которых замедлитель отсутствует, вместо отражателя устанавливается зона воспроизводства, состоящая из природного или из обедненного по делящемуся изотопу урана. В этом случае покидающие активную зону нейтроны нарабатывают в зоне воспроизводства новое ядерное топливо.
Активная зона и отражатель размещены в герметичном корпусе. В зависимости от сочетания основных компонентов (топлива, теплоносителя и замедлителя) корпус может нести или не нести давление теплоносителя, омывающего твэлы. В первом случае допускается непосредственный контакт теплоносителя и замедлителя и корпус снабжается входными и выходными патрубками для теплоносителя и несет полное его давление. Когда же непосредственный контакт между теплоносителем и замедлителем недопустим, ТВС размещают в параллельных герметичных каналах, несущих давление теплоносителя. Для этого организуется подвод теплоносителя к каждому из параллельных каналов и отвод от него. В этом случае замедлитель размещается в межканальном пространстве, которое заполняется также инертным газом под небольшим избыточным давлением для предотвращения подсоса атмосферного воздуха. Таким образом, корпус в этих реакторах несет только небольшое избыточное давление инертного газа и представляет собой сравнительно легкий металлический герметичный кожух.
Для ослабления потоков быстрых и тепловых нейтронов, а также у-излучения реактор снабжается биологической защитой. Она размещена в основном за корпусом реактора и частично внутри него.