三門核電項目是國務院正式批準實施的首個采用世界最先進的第三代先進壓水堆核電（AP1000）技術的依托項目，廠址位于浙江省東部沿海的臺州市三門縣，坐落在三門縣健跳鎮貓頭山半島上，北距杭州市171km、東鄰寧波市83km、西靠臺州市51km、南離溫州市150km。

三門核電工程于2004年7月21日批準實施，2004年9月1日，國家發展和改革委員會批復三門核電一期工程項目建議書，批準三門核電按6臺百萬千瓦級核電機組規劃建設，一期工程建設2臺，并明確將通過招標引進國際上先進的第三代壓水堆核電技術。國家核電自主化依托項目第三代技術招標工作從2004年9月2日發出招標書、2005年2月28日收標，通過兩年來的招標談判，2006年12月16日，中美兩國政府簽署了《中華人民共和國和美利堅合眾國政府關于在中國合作建設先進壓水堆核電項目及相關技術轉讓的諒解備忘錄》。2007年7月24日，三代核電自主化依托項目核島合同在北京簽署，全球首臺AP1000核電機組落戶三門核電。

三門核電工程采用西屋公司AP1000技術建設，由國家核電技術公司聯合美國西屋公司（WestinghouseElectricCo.）和紹爾工程公司（ShawGroupInc.）負責實施自主化依托項目的工程設計、工程建造和項目管理。三門核電工程將建造6臺單機容量為125萬千瓦的AP1000核電機組，分三期建設。一期工程是國家首個核電自主化依托項目，其中一號機組為全球首臺AP1000核電機組。AP1000核電站與傳統的壓水堆設計相比，最大的特點在于使用非能動的安全系統來減緩設計工況中有可能發生的意外事故，大大提高電站的安全性。

作為三門核電工程業主的三門核電有限公司成立于2005年4月，由中核核電有限公司、浙江省能源集團有限公司、中電投核電有限公司、中國華電集團公司和中國核工業建設集團公司等共同出資組建，其中中核核電有限公司出資51%。

2007年12月31日，三門核電項目ATP（啟動零點）如期實現。2008年2月26日，一期工程基坑負挖提前一個月開工，標志著三門核電一期工程進入現場實質性建造施工階段。三門核電一期工程一號機組于2009年4月19日正式開工建設，計劃2015年建成并投入商業運行。