Санкт-Петербург занимает особое место в истории развития атомной отрасли страны. Именно здесь на базе Комиссии по изучению естественных производительных сил России (КЕПС) были начаты работы по анализу радиоактивности под руководством Владимира Ивановича Вернадского при активном содействии его соратников и помощников В. Г. Хлопина, А. Е. Ферсмана и И. Я. Башилова. Чуть позже на базе Комиссии был образован Государственный Радиевый институт (в настоящее время – Радиевый институт им. В.Г. Хлопина). Именно его специалисты на основании разработанной ими технологии осуществили пуск первого в стране радиохимического завода Комбината № 817, который с февраля 1949 года начал выпускать плутоний для начала испытаний ядерного оружия.

Хлопин сыграл исключительно важную роль в решении принципиальных организационных вопросов при основании в 1922 году Радиевого института. Он стал заместителем директора (Владимира Ивановича Вернадского) и заведующим химическим отделом, а с 1939 года – директором института, который сегодня носит его имя.

В Радиевом институте сформировалась всемирно известная Хлопинская радиохимическая школа. Ее первыми представителями стали Борис Александрович Никитин, Иосиф Евсеевич Старик, Александр Петрович Ратнер, Александр Ефимович Полесицкий и другие исследователи. Именно они в 1920-1930 гг. заложили основные закономерности процессов соосаждения, сорбции и экстракции радиоактивных элементов. Первыми практическими результатами этих работ, возглавляемых Хлопиным, были разработка промышленной технологии извлечения радия и получение первых в России высокообогащенных препаратов радия на подчиненном институту радиевом заводе в селе Бондюги (Татарстан).

В Санкт-Петербурге также развивались проекты по созданию единственного в мире атомного ледокольного флота, который играет ключевую роль в развитии Северного морского пути, а также по строительству атомных подводных лодок.

На территории Ленинградской области находится самая крупная АЭС России – Ленинградская. Постановление Совета министров СССР о строительстве ЛАЭС было подписано 29 ноября 1966 года. Для работников станции рядом с ней был возведен рабочий поселок (а с 1973 года — город) Сосновый Бор. Первый энергоблок станции был введен в эксплуатацию 1 ноября 1974 года, остальные три — в 1976, 1980 и 1981 годах соответственно. Станция первоначально располагала четырьмя водо-графитовыми реакторами РБМК-1000 общей установленной мощностью 4 тыс. МВт. Энергоблоки №1 и №2 были выведены из эксплуатации в 2018 и 2020 годах соответственно. Срок службы третьего и четвертого энергоблоков продлен до 2030 года.