在放射性同位素熱電發生器里，
放射性材料衰變釋放出熱能，熱能通過一系列熱電偶被轉換成電能。放射性同位素熱電發生器可以被看成
是一種電池組，并且作為電源，已被廣泛用于衛星、宇宙探測器和燈塔這樣的無人遙控設施。通常，對于
長時間地需要幾百瓦或更低功率的無人看管和不需維護的情況，放射性同位素熱電發生器是最理想的電源，而燃料電池、電池組和發生器無法這么長時間在太陽能電池不可行的場合經濟地提供電源。放射性同位素熱電發生器采用有別于核電站所使用的制熱工藝過程。核電站通過原子核裂變釋放出導致其他原子產生裂變的中子鏈式反應，實現發電，這樣使數量眾多的原子快速反應，從而產生發電所需的大量熱能。鏈式反應不會在放射性同位素熱電發生器的內部產生，所以“核熔毀”就不可能發生。事實上，放射性同位素熱電發生器的設計目的就是使裂變根本不可能發生；而使各種不能觸發其他放射性衰變的放射性衰變得到應用。
所以，放射性同位素熱電發生器中的燃料消耗相當慢，產生的電能也就小。盡管如此，放射性同位素熱電發生器仍然是一種潛在的放射污染源：如果裝燃料的容器出現泄漏，放射性材料就會對環境產生污染。為了使放射性材料釋放的風險降到最低程度，燃料被貯存在具有自備屏蔽的單獨模塊裝置內。