廃止措置では、運転中に使用した燃料を搬出するとともに、配管内などに付着している放射性物質の除去や、放射性物質の量を減少させるため安全に貯蔵するなどして、放射線に関する規制を遵守しながら、施設の解体を進めます。

廃止措置の工程は、30年程度の長期にわたります。
この期間の中で、施設の解体、核燃料物質の譲渡し、核燃料物質による汚染の除去、核燃料物質によって汚染された物の廃棄を行っていきます。

日本初の商業用原子力発電所である日本原子力発電（株）東海発電所は約32年にわたる運転の後に廃止を決定し、2001年12月から解体に着手しています。また、浜岡原子力発電所1、2号機は、2009年11月に廃止措置計画が認可され、廃止措置を進めています。
2011年以降、廃止を決定した敦賀発電所1号機、美浜発電所1、2号機、島根原子力発電所1号機、玄海原子力発電所1、2号機、伊方発電所1、2号機、大飯発電所1、2号機、女川原子力発電所1号機は、廃止措置計画を申請し、認可されています（2021年2月）。

廃止措置に入り、使用済燃料を搬出した原子力発電所を解体すると廃棄物が発生しますが、その大部分は「放射性廃棄物でない廃棄物」と放射性物質が少なく、「放射性廃棄物として扱う必要のないもの（クリアランス対象物）」で、資源の有効利用の観点からできる限りリサイクルしていきます。
一部の放射性廃棄物（低レベル放射性廃棄物）は廃棄する必要がありますが、その放射能レベルに応じた処分について、国で規制整備が進められています。