20世纪50年代末，朝鲜就已开始了核技术的研究工作。前苏联在1965年帮助朝鲜建立了“宁边原子能研究所”，培训了部分核技术人才。当时，朝鲜从前苏联引进了第一座800千瓦的核反应堆，核技术研究初具规模。宁边成为朝鲜的核工业重地，这里能提炼浓缩的铀元素，可用于生产核武器，因而也成为美国和国际原子能机构格外关注的地方。
因担心朝鲜发展核武器，1994年10月，美国与朝鲜在日内瓦签署了一项关于朝核问题的《框架协议》，承诺提供两座轻水反应堆以换取朝鲜冻结核设施。此后，宁边5兆瓦反应堆中8000根乏燃料棒被取出封存。
到20世纪末，朝鲜相继建成了6个核研究中心、两座研究性质的核反应堆和一座核电试验堆，已在全国范围内探明可开采的铀储量多达400万吨，有6座铀矿可以开采。
朝鲜已建成3座二氧化铀转化厂、一座天然铀燃料组件制造厂和一个核废料贮存场，基本建成了从铀矿开采到核废料处理的核燃料循环体系，具备了研究、制造核武器的能力。
1989年，朝鲜承认在宁边建成的一个电功率为5兆瓦的石墨冷却研究用反应堆因为铀燃料棒外表锆层破损，不得不对核废料进行后处理，并因此获得130克钚。 1994年10月，因担心朝鲜发展核武器，美国与朝鲜在日内瓦签署了一项关于朝核问题的《日内瓦核框架协议》。根据协议，朝鲜同意不再对一座5兆瓦的核反应堆重新添加核燃料，停止两座石墨减速反应堆的建设，封闭核燃料后处理厂，并最终拆除这些核设施。按协议规定，美国将负责在2003年底前，为朝鲜建造一座2000兆瓦或两座1000兆瓦的轻水反应堆。在轻水反应堆建成前，美国将每年向朝鲜提供50万吨重油，作为能源补偿。此后，宁边5兆瓦反应堆中8000根乏燃料棒被取出封存。国际原子能机构人员也在宁边的5兆瓦核反应堆等核设施上安装了监控装置。
2002年底第二次朝核危机爆发后，美国停止了向朝鲜提供重油。2002年12月12日，朝鲜指责美国未履行承诺，宣布重新启动已冻结的宁边核设施。拆除了国际原子能机构在其核设施安装的监控设备，并驱逐了国际原子能机构的人员。
为使朝核问题和平解决，中国政府积极斡旋，于2003年4月促成有朝鲜、中国、美国参加的朝核问题三方会谈。同年8月，中国又促成有中国、朝鲜、韩国、美国、日本、俄罗斯参加的朝核问题六方会谈。迄今，六方会谈已举行过5轮。 2007年，朝方根据同年10月朝核问题六方会谈达成的协议，中止了5兆瓦石墨减速反应堆的运转 。
2008年2月13日，朝核问题第五轮六方会谈第三阶段会议在北京通过《落实共同声明起步行动》共同文件（2·13共同文件）。根据文件，2008年6月27日上午，朝鲜根据六方会谈协议，炸毁了宁边核反应堆的冷却塔。 2010年11月，朝鲜允许前美国洛斯阿拉莫斯国家实验室主任、核物理专家海克尔进入宁边核设施。海克尔称已确认朝鲜铀浓缩设施中秘密安装了“数百台离心机”。朝方介绍说，当时有2000台离心机在运转 。
2011年11月3日的卫星图片显示，朝鲜宁边一座新建核反应堆建筑已近完工，核反应堆外墙已经建成。
2012年5月17日，美国约翰霍普金斯大学高级国际关系研究院（SAIS）韩美研究所的研究报告称，朝鲜似乎已重启宁边核设施内的轻水反应堆建设。报告称，此次或将成为朝鲜首次从事高浓度铀浓缩活动的核试验 。
