核裂變是在1938年發現的，由于當時第二次世界大戰的需要，核裂變被首先用于制造威力巨大的原子武器——原子彈。原子彈的巨大威力就是來自核裂變產生的巨大能量。人們除了將核裂變用于制造原子彈外，更努力研究利用核裂變產生的巨大能量為人類造福，讓核裂變始終在人們的控制下進行，核電站就是這樣的裝置。
1934年，E.費米等人用中子照射鈾，企圖使鈾核俘獲中子，再經過β衰變得到原子序數為93或更高的超鈾元素，這引起了不少化學家的關注。
1934～1938年間，許多人做了這種實驗，但是不同的研究者得到了不同的結果，有的聲稱發現了超鈾元素，有的卻說得到了鐳和錒。
1938年，O.哈恩和F.斯特拉斯曼做了一系列嚴格的化學實驗來鑒別這些放射性產物，結論是：所謂的鐳和錒實際上是原子量遠比它們為小的鑭和鋇。對這種現象，只有假設原子核分裂為兩個或兩個以上的碎塊才能給予解釋。這種分裂過程被稱為裂變。
1939年L.邁特納和O.R.弗里施首先建議用帶電液滴的分裂來解釋裂變現象。同年N.玻爾和J.A.惠勒在原子核液滴模型和統計理論的基礎上系統地研究了原子核的裂變過程，奠定了裂變理論的基礎。
1940年，K.A.彼得扎克和Γ.Η.弗廖羅夫觀察到鈾核會自行發生裂變，從而發現了一種新的放射性衰變方式──自發裂變。
1947年，錢三強等發現了三分裂（即分成三個碎片，第三個可以是 α粒子，也可以是和另外兩個碎片質量相近的碎片）。
1955年，A.玻爾根據原子核的集體模型提出了裂變道的概念，把裂變理論推進了一步。1962年，С.М.波利卡諾夫等發現了自發裂變同質異能態。
1967年，B.M.斯特魯金斯基提出了在液滴模型基礎上加殼修正的 “宏觀-微觀”方法，導出了雙峰裂變勢壘，這是裂變研究史上的又一新成果。