Este diseño tiene muchas similitudes con el PWR, excepto que cuenta con un solo circuito en el que el agua está a una presión más baja (aproximadamente 75 veces la presión atmosférica), de manera que se evapora en el núcleo a aproximadamente 285 °C.
El reactor está diseñado para funcionar con 12% a 15% del agua en la parte superior del núcleo como vapor, y por lo tanto con menos efecto moderador y eficiencia en esa zona. Las unidades BWR pueden operar en modo de “seguimiento de carga” más fácilmente que los PWR.
El vapor pasa a través de placas secadoras (separadores de vapor) por encima del núcleo y luego va directamente a las turbinas, que son parte del circuito del reactor. Dado que el agua alrededor del núcleo de un reactor está siempre contaminada con trazas de radionucleidos, significa que la turbina debe estar blindada y se debe considerar protección radiológica durante el mantenimiento. El costo de esto tiende a equilibrar los ahorros debido al diseño más simple de un BWR. La mayor parte de la radiactividad en el agua es de muy corta vida, por lo que al hall de la turbina se puede ingresar poco después de que el reactor se apague.
Un elemento de combustible de un BWR comprende entre 90 y 100 barras de combustible, y hay hasta 750 elementos en un núcleo de reactor, conteniendo hasta 140 toneladas de uranio. El sistema de control secundario que contempla implica restringir el flujo de agua a través del núcleo de manera que más vapor en la parte superior reduce la moderación.