Eine Brennelementefabrik ist eine kerntechnische Anlage zur Herstellung von Brennelementen für Kernkraftwerke. Die Brennelemente besitzen je nach dem Reaktortyp, in dem sie eingesetzt werden, unterschiedliche Zusammensetzung und Gestalt: Meist enthalten sie als Kernbrennstoff Uran in oxidischer Form (z. B. in Leicht- und Schwerwasserreaktoren) oder in metallischer Form (Magnox-Reaktoren). Manche Brennelemente enthalten als Spaltmaterial jedoch auch Thorium (z. B. bei Hochtemperaturreaktoren) oder Uran-Plutonium-Mischoxid (siehe auch MOX). Letzteres wird in Brutreaktoren als auch in Leichtwasserreaktoren eingesetzt.
In Flüssigsalzreaktoren werden keine Brennelemente benötigt, da bei diesem Reaktortyp der Kernbrennstoff in flüssiger Form durch den Reaktor strömt.