Tout comme la plupart des réacteurs américains et européens, ceux de Doel et de Tihange sont des « réacteurs à eau sous pression » (Pressurized Water Reactor, PWR). Ces réacteurs contenant de l'eau sous pression sont parmi les plus sûrs au monde. La conception est basée sur les règles et les pratiques aux États-Unis, mais adaptées au contexte belge. Les prescriptions relatives à la construction et l'exploitation de toute centrale nucléaire belge sont établies dans le rapport de sécurité, le permis d'exploitation et l'autorisation écologique. Le concept de la centrale PWR constitue également la base de la dernière génération de centrales nucléaires construites actuellement en France et en Finlande.

Les centrales nucléaires belges présentent en outre des atouts importants par rapport à nos voisins. Lors de la construction déjà, il a été tenu compte de la proximité des grandes villes. Toutes les centrales nucléaires belges possèdent un bâtiment de réacteur à double paroi avec une enveloppe en béton armé. Le boîtier interne empêche tout dégagement de radioactivité et peut résister à une forte pression de l'intérieur. La seconde paroi protège les installations contre les événements extérieurs. 

Toutes les centrales belges sont en outre équipées d'un niveau supplémentaire de systèmes de sécurité. Ces systèmes comprennent notamment des générateurs diesel et une salle de contrôle de secours qui peuvent fonctionner de manière totalement indépendante. Ces systèmes peuvent arrêter les installations en toutes circonstances de manière sûre et poursuivre le refroidissement. Si un système défaille, les autres systèmes prennent le relais. Un niveau supplémentaire de systèmes de sécurité mobiles et indépendants a en outre été rajouté dans le cadre des « stress tests » intervenus après Fukushima.