到20世紀末，朝鮮相繼建成了6個核研究中心、2座研究性質的核反應堆和1座核電試驗堆，已在全國範圍內探明可開采的鈾儲量多達400萬噸，有6座鈾礦可以開采。
朝鮮已建成3座二氧化鈾轉化廠、1座天然鈾燃料組件製造廠和1個核廢料貯存場，基本建成了從鈾礦開采到核廢料處理的核燃料循環體係，具備了研究、製造核武器的能力。
1989年，朝鮮承認在寧邊建成的一個電功率為5兆瓦的石墨冷卻研究用反應堆因為鈾燃料棒外表鋯層破損，不得不對核廢料進行後處理，並因此獲得130克鈈。
寧邊核設施
寧邊核設施位於朝鮮首都平壤以北約130公裏處，是朝鮮主要的核研究中心。這裏擁有朝鮮唯一的正在運轉的5兆瓦核反應堆。
寧邊核反應堆屬於石墨反應堆，1980年動工，1987年建成。這種核反應堆的廢燃料棒可被用來提取製造核武器的原料—鈈。
輕水反應堆
根據1994年10月朝美兩國在日內瓦簽署的關於朝核問題《框架協議》，朝鮮凍結其現有的核計劃，美國則負責在大約10年時間內為朝鮮建造一座2000兆瓦或兩座1000兆瓦的輕水反應堆；在輕水反應堆建成前，美國將同其他國家一起向朝鮮提供重油，以彌補朝鮮停止核能計劃造成的電力損失。
為了履行美朝核框架協議，並為此籌集資金和提供技術，在美國的推動下，朝鮮半島能源開發組織於1995年3月9日在紐約成立，成員包括韓國、日本、加拿大、澳大利亞、新西蘭、芬蘭、阿根廷、智利和部分歐盟成員國。同年6月13日，朝鮮和美國在吉隆坡達成落實日內瓦核問題框架協議的具體方案。雙方重申履行日內瓦協議的政治承諾。輕水反應堆的模式將由能源開發機構選定，它將是由美國設計、采用美國技術、當前正在生產的先進型。朝美雙方將盡早締結有關輕水反應堆的協議。同時，朝鮮將盡早與能源開發組織舉行談判，解決懸而未決的問題。
1995年12月15日，以美國為首的朝鮮半島能源開發組織與朝鮮在紐約簽署了向朝鮮提供兩座輕水反應堆的協議。根據協議，這兩座分別為1000兆瓦的輕水反應堆將於2003年建成完工，朝鮮半島能源開發組織將負責提供建造兩座輕水反應堆的技術和資金。而朝鮮將在輕水反應堆建成之後的20年內，每半年支付一次不帶利息的建造費。
1997年7月，朝鮮與半島能源開發組織決定同年8月開始動工修建輕水反應堆。但在《框架協議》執行過程中，由於美國不斷懷疑朝鮮仍在繼續從事核武器的開發，加上資金籌措困難等因素，使原計劃2003年完工的電站工程至今僅僅完成約24%。
2002年12月，美國以朝鮮違反核框架協議為由停止每年向朝鮮提供50萬噸重油，朝鮮則宣布解除核凍結，重新啟動電力生產所需的核設施。
2003年1月，朝鮮退出《不擴散核武器條約》。11月6日，朝鮮宣布，由於美國通過朝鮮半島能源開發組織停止履行朝美核框架協議中關於在朝鮮建設輕水反應堆的義務，美國必須向朝鮮支付違約金。在此之前，朝鮮將扣押為輕水反應堆建設而運入施工地區的所有裝備、材料及技術資料。11月21日，朝鮮半島能源開發組織在紐約宣布，該組織在朝鮮建設兩座輕水反應堆的工作暫停1年，至2004年12月1日。2004年11月，朝鮮半島能源開發組織宣布把在朝鮮修建輕水反應堆的計劃再凍結1年，在2005年12月1日凍結期滿之前再對計劃的前景加以評估，並作出決定。
大事記
朝鮮半島自朝鮮戰爭以來一直存在著軍事對峙，朝核問題實際上是冷戰對抗的延續。朝鮮指控美國對其國家安全構成最大威脅，美國則堅持朝鮮半島無核化。朝鮮認為，朝鮮核問題是由美國敵視朝鮮政策造成的，要解決核問題首先需美國轉變對朝政策。朝鮮重申，隻要美國不放棄敵視朝鮮政策，朝鮮也就不能放棄核遏製力。為解決問題，朝鮮一直要求與美國進行直接對話，並多次提議與美國簽訂互不侵犯條約，但美國則要求朝鮮先行放棄核計劃，並堅持認為處理朝核問題的恰當方式是通過多邊對話。
為和平解決朝鮮半島核危機，中國政府積極斡旋。2003年4月23日至25日，中、朝、美三方在北京舉行了三方會談。朝鮮在會談中曾提出同時消除美朝安全疑慮的一攬子解決方案，要求美國作出回應。同年8月27日至29日，中國、朝鮮、美國、韓國、俄羅斯和日本在北京舉行首輪六方會談。
2005年
5月，朝鮮宣布從核反應堆內取出8000根廢燃料棒，並稱由於美國布什政府2002年12月撕毀了以提供輕水反應堆為核心內容的朝美框架協議，並以核武器對朝鮮進行威脅，朝鮮重新啟動了根據框架協議凍結的5兆瓦核反應堆，並恢複了5萬千瓦和20萬千瓦核反應堆的建設工作。