우주탐사선의 전력원으로 사용되는 방사성 동위원소 열전기 발전기(RTG: Radioisotope Thermoelectric Generator)가 대표적인 원자력 전지이다. 

구조는 간단하게 방사성 동위원소 물질 덩어리와 여기에 부착된 열전쌍(thermocouple)으로 이우어져 있다. 

방사성 동위원소가 붕괴하면서 발생하는 열이 열전쌍에 전달되면, 열전쌍을 이루는 금속들 안의 전자들이 열운동을 하면서 전류가 생겨 전력이 생산된다.

RTG는 주로 태양 빛이 약해서 태양전지를 쓸 수 없는, 보이저 1, 2호 같은 태양계 외곽의 우주 탐사선의 동력원으로 쓰인다. 

2012년 8월 6일 화성에 착륙한 큐리오시티도 원자력 전지를 동력원으로 하고 있는데, 

태양빛이 도달하는 화성에서 (실제로 종래의 화성 탐사선들은 태양전지를 사용했지만) 

큐리오시티에는 굳이 무거운 원자력 전지를 탑재한 이유는 바로 화성의 기상현상 때문. 

일단 밤낮도 문제지만, 화성에는 모래바람이 불기 때문에 태양전지판이 덮이거나 할 수 있기 때문이다.