La primera transmutació nuclear artificial la portà a terme l'any 1919 Ernest Rutherford. Ho aconseguí bombardejant àtoms de nitrogen14 amb partícules alfa i obtingué oxigen17 més un protó a partir d'un àtom de fluor18 inestable. El somni dels alquimistes s'havia fet realitat. Per aconseguir aquests tipus de reaccions cal que una partícula (neutró, protó o partícula alfa) amb una alta energia cinètica impacti en el nucli atòmic i s'hi adhereixi o en desprengui certa massa. En el cas de la fissió, com el mateix nom indica, el nucli és trencat per una d'aquestes partícules. Aleshores es creen dos àtoms de nombre atòmic diferent a l'original tot alliberant certa quantitat d'energia i altres partícules sobrants de la reacció (com el protó desprès en la transmutació del nitrogen14). D'on surt, però, aquesta energia? En el nucli, els nucleons estan units entre ells per unes forces d'atracció (o d'enllaç) anomenades forces nuclears. Quan es trenquen aquests enllaços i es generen els productes, la suma de les energies d'enllaç dels productes és inferior a l'energia d'enllaç dels reactius, així l'energia sobrant ha estat alliberada.
· L'equivalència entre massa i energia
Per calcular quanta energia ha estat alliberada al medi només cal conèixer la diferència de massa entre els reactius i els productes. Tota la massa que s'hagi perdut s'haurà transformat en energia. Es pot saber aquesta quantitat en Joules mitjançant la famosa equació d'Einstein de l'equivalència entre massa i energia.
On m és la massa en quilograms i c és la constant de la velocitat de la llum en el buit (3x108 m/s).
L'objectiu pràctic de les reaccions nuclears és aprofitar l'energia que alliberen, i per això és interessant que a partir d'una fissió inicial se'n puguin generar d'altres d'una manera automàtica i sense cap nou bombardeig. És com fer caure una fila de fitxes de dominó. Només cal empènyer la primera perquè les altres es tombin. Així, per aconseguir aquesta reacció en cadena, cal un nucli fissible que alliberi una altra partícula la qual pugui fissionar als àtoms del voltant. Aquest fenomen fou descobert pels físics alemanys Otto Hahn i F.S. Strassmann, l'any 1939, en comprovar que quan un nucli d'urani235 era bombardejat amb un neutró aquest era absorbit, l'àtom es tornava inestable, es fissionava en 2 nous productes i alliberava al seu tron dos nous neutrons que podien fissionar 2 altres nuclis d'urani, els quals projectaven 2 nous neutrons cadascun. En aquest cas s'ha format bari i criptó, però també es pot crear xenó, cesi, molibdè, iode, etc. En tot cas, els nombres atòmics dels àtoms originats oscil·laran entre 34 i 57, i els nombres màssics entre 72 i 149. Els nous nuclis formats són sempre radioactius, és a dir, que al no ser del tot estables es degraden al llarg del temps emetent partícules radioactives alfa, beta o gamma.