La propulsión iónica nuclear emplea un reactor nuclear para generar electricidad que ioniza gases (los carga positivamente), acelerándolos y proporcionando así empuje a una nave espacial.
El empuje de la propulsión iónica es de intensidad modesta; no serviría para el trayecto desde la superficie de la Tierra al espacio. Pero, a cambio, su ventaja reside en que puede estar en marcha durante un tiempo larguísimo, con una cantidad de combustible ínfima en comparación con la que necesita la propulsión química. La propulsión iónica es ideal para impulsar a una nave una vez que ya está en el espacio. La va acelerando poco a poco hasta hacerle alcanzar velocidades que resultarían inviables mediante la propulsión química. La propulsión iónica es idónea para los viajes interplanetarios.
En cuanto al uso de reactores nucleares en el espacio, ya existe experiencia al respecto, sobre todo a partir de la histórica serie TOPAZ de minirreactores nucleares rusos para naves espaciales, algunos de los cuales operaron fuera de la Tierra.
