الطاقة النووية في الفضاء هي استخدام الطاقة النووية الكامنة في الفضاء الخارجي، وتكون عادةً إما أنظمة انشطار صغيرة أو انحلال إشعاعي للكهرباء أو الحرارة. وهناك استخدام آخر لها في الملاحظة العلمية، كما في مقياس طيف موسباور (Mössbauer spectrometer). وتُعد بطارية النظائر المشعة أحد الأنواع الشائعة، والتي استُخدمت في العديد من المسابير الفضائية وفي البعثات القمرية المأهولة، وهناك نوعٌ آخر وهو مفاعلات الانشطار الصغيرة للأقمار الصناعية لرصد الأرض مثل مفاعل توباز النووي (TOPAZ nuclear reactor). وتوفر وحدة التسخين من النظائر المشعة الحرارة، وذلك من خلال الانحلال الإشعاعي للمواد، وقد تنتج طاقة حرارية لعقودٍ من الزمان.
وقد أرسلت روسيا ما يقرب من 40 مفاعلاً في الفضاء ويمكن لمفاعلها توباز-2 (TOPAZ-II) إنتاج 10 كيلووات. وتستخدم عائلة مفاعل روماشكا (Romashka reactor) اليورانيوم وتوجه التحويل الكهربي الحراري للكهرباء، بدلاً من استخدام السائل الساخن لدفع التوربينة. وقد اختبرت الولايات المتحدة مفاعلاً نوويًا في الفضاء لمدة 43 يومًا في عام 1965. وعلى الرغم من عدم اختباره بعد في الفضاء، فإن تجربة توضيح الانشطار باستخدام حاملة طائرات (DUFF) التي أجريت في 13 سبتمبر 2012 كانت الاختبار الأول لنظام طاقة المفاعل النووي بالنسبة للفضاء منذ ذلك الحين.
تتضمن أمثلة الطاقة النووية لأنظمة دسر الفضاء الصاروخ الكهربائي النووي (الدسر الكهربائي النووي) وصاروخ النظائر المشعة والدسر الكهربائي للنظائر المشعة (REP). ويُعد الصاروخ الحراري النووي واحدًا من الكثيرين الذين تم اكتشافها، وقد تم اختباره في برنامج المحرك النووي لتطبيق المركبة الصاروخية (NERVA).