Nükleer motorlar, tasarım ve kullanım amaçlarına göre farklı şekillerde ve sayılarda ayrılabilirler. Ancak genel olarak, nükleer motorlar iki ana kategoriye ayrılır: termal nükleer motorlar ve radyasyon nükleer motorları.

Termal nükleer motorlar, nükleer reaksiyonların oluşturduğu ısı enerjisini kullanarak itki üretirler. Bu tür motorlar, genellikle termal nükleer reaktör olarak da adlandırılır ve yüksek güçlü uzay araçları ve nükleer denizaltılar gibi uygulamalarda kullanılır.

Radyasyon nükleer motorları ise, radyasyon basıncını kullanarak itki üretirler. Bu motorlar, nükleer reaksiyonların neden olduğu yüksek enerjili radyasyonu kullanarak itki üretirler ve uzay sondaları ve araçları gibi düşük güçlü uygulamalarda kullanılırlar.

Nükleer motorların daha ayrıntılı sınıflandırmaları da yapılabilir, örneğin tipik olarak nükleer enerjiyi kullanmayan ancak nükleer materyalleri kullanarak itki sağlayan motorlar da vardır.

Araştırma sonuçlarına göre nükleer motorlar, tasarım ve kullanım amaçlarına bağlı olarak farklı şekillerde ve sayılarda ayrılabilirler.