Ena največjih težav pri delu z jedrskimi materiali je ugotoviti, kaj storiti s temi materiali, ko so preživeli svojo uporabnost. Stvari, kot je izrabljeno jedrsko gorivo iz elektrarn in vojaške operacije, so lahko zelo nevarne, vendar nimajo praktične uporabe, zaradi česar so vlade in okoljske agencije prisiljene, da pripravijo metode odstranjevanja jedrskih odpadkov, ki so varne in učinkovite. Neustrezno ravnanje z jedrskimi odpadki lahko povzroči resne težave, kot je degradacija okolja.
Včasih je mogoče odstraniti jedrske odpadke s predelavo odpadkov, tako da jih je mogoče uporabiti za kaj drugega. Ponovna predelava bo ustvarila nekaj odpadkov, vendar zmanjša skupno količino odpadkov in lahko ustvari znatne prihranke s sprostitvijo uporabnega materiala, ki bi ga sicer zavrgli. Nekatere industrije uporabljajo predelavo za razgradnjo jedrskih odpadkov na različne komponente, da bi olajšali ravnanje med postopkom odstranjevanja jedrskih odpadkov.
Jedrskih odpadkov ni mogoče odlagati na robnik skupaj z odpadki, ker povzročajo sevanje. Ena najpogostejših tehnik za trajno odlaganje jedrskih odpadkov je zakopavanje. Ko so radioaktivni odpadki zakopani, so shranjeni v velikih sodih, ki so zasnovani tako, da preživijo radioaktivnost. Bobni so zakopani globoko pod zemljo na seizmično stabilnem območju, kjer se jedrski odpadki skozi stoletja razgradijo na manj hlapne sestavine. Ta pristop k odlaganju jedrskih odpadkov je nekoliko problematičen, ker bi bobni lahko odpovedali, kar bi povzročilo onesnaženje, ali pa bi prihodnje civilizacije lahko odkopali mesto, ne da bi se zavedali, da vsebuje nevarne materiale.
Nekateri ljudje so zagovarjali streljanje jedrskih odpadkov v vesolje. Vesolje ima že veliko sevanja v ozadju, zato jedrski odpadki verjetno ne bodo povzročili sevanja v vesolju, a misel na to, da bi sode izrabljenih jedrskih materialov puščali po vesolju, je nekaterim neprijetna. Pojavili so se tudi pomisleki glede varnosti številnih zavrženih predmetov, ki lebdijo v vesolju, saj bi ti predmeti lahko na neki točki postali nevarnost za navigacijo.
Ravnanje z jedrskimi odpadki je kritično vprašanje po vsem svetu, zlasti z vzponom jedrskih elektrarn kot priljubljene alternative za proizvodnjo energije. Jedrska energija ne ustvarja emisij, zaradi česar je privlačna z okoljskega stališča, številne države pa se za energijo močno zanašajo na jedrsko energijo. Posledično so se jedrski odpadki začeli kopičiti v nekaterih regijah sveta, kar sproža vprašanja o tem, kako okolju prijazna jedrska energija je v resnici.