過程
第二核能發電站在1974年9月開工興建，與第三核能發電站同屬十二項建設之一環，至1975年)8月1日開始排扎第一部機反應堆基礎的第一支鋼筋，1975年11月完成第一部機反應堆基礎混凝土澆置。1978年2月2日吊放第一部機450噸重的發電機定子，同年5月9日吊放重約600噸的反應堆壓力容器。
1979年8月15日，一號機緊急起動變壓器及相關匯流排、高低配電盤與馬達控制中心，由系統受電運轉成功，即核二廠工程已進入試運轉階段。一號機於1981年1月完成鈾燃料裝填，較預定進度提前115天。不僅節省巨額工程費用及燃料費支出，對台電的供應能力也有極大的貢獻。
第二部機工程較第一部機延後一年開工，第二部機發電機定子於1978年6月9日吊放完成。反應堆壓力容器繼於同年11月22日吊裝完成。1982年3月完成鈾燃料裝填。一、二號機分別於1981年12月及1983年3月商業運轉。
2011年，馬英九宣布核二廠確定不延役，台電預計在2021年和2023年分別除役核二廠兩機組。
設備
| 反應堆 | 反應堆型 | 輸出功率 | 開始商轉日期 | 反應堆廠商 | 圍阻體型式 | 商轉執照期限 | 備註 |
| 一號機 | 沸水式反應堆第6型 | 985 MW | 70/12/28 | 奇異公司 | 馬克三型 | 110/12/27 | |
| 二號機 | 沸水式反應堆第6型 | 985 MW | 72/03/15 | 奇異公司 | 馬克三型 | 112/03/14 |
第二核能發電站廠房布置采雙機式，控制室和廢料廠房以及部分系統結構為兩部機所共用，其他部份則各自獨立。各部機擁有一座產生蒸汽的沸水式反應堆，是奇異公司所設計發展的第六代沸水式反應堆，每小時能產生985磅壓力的飽和蒸汽1,245萬磅。圍阻體為第三代，也是奇異公司所設計。
汽輪發電機組由美國西屋公司承造，汽輪機為三缸四流聯軸再熱式，有一部高壓汽輪機及兩部低壓汽輪機。發電機為氫冷式，額定發電量為985,333瓩。所發電力經由345,000伏特超高壓輸電線分三路送至大台北地區匯入系統。
爭議
•核二廠營運後對台灣的用電能源供應貢獻卓越，然而隨著台灣反核民意的升高，核電站的價值與地位也一再受到質疑跟挑戰。加上美國三哩島、蘇聯車諾比、以及近期的福島第一核電站事故，相繼發生意外事故後，核電站的安全問題更是備受關注。由於北台灣用電量極大，因此北部海濱還有核一廠及興建中的核四廠。而且三座電廠皆離台灣行政經濟中心的台北市不遠，核一廠與台北市的直線距離只有28千米，一旦發生任何嚴重意外將會產生直、間接的衝擊。
•核一廠與核二廠的附近有屬於第二類斷層（從更新世晚期，約十萬年前至今有活動之斷層）的山腳斷層，一旦該斷層引發強烈地震就可能危及這兩座核電站。加上大台北地區(台北市、新北市、基隆市)人口密集卻幅員狹小，如果發生輻射外泄，方圓二十到三十千米內的居民得要全部疏散，而這範圍內包含了基隆市、台北市及新北市的東半部地區。
•曾於1990年代爆發秘雕魚事件，一種畸形花身鯻。主因是水溫升高，導致魚體攝取維生素C與膠原蛋白中的hydroxyproline不足，妨礙骨骼與肌肉發育。但是只要溫度降低到 32℃ 以下，3個月內就會恢復正常。所以這種畸形是可逆、可恢復的反應。
錨定螺栓裂痕
•2011年10月，核二廠2號機組於大修期間，目視發現120根反應堆支撐裙鈑錨定螺栓之中，有一根螺栓斷裂。其餘119根螺栓經超音波探傷檢驗後確認無斷裂或裂紋之情事。
•2012年3月，同廠1號機組於大修期間，執行清潔作業時發現位於裙鈑內側1根螺栓斷裂。經超音波探傷檢測後再次發現裙板內側另有2根螺栓已近斷裂，另有4根螺栓有裂紋顯示，裂紋深度約 2.5 毫米。外側螺栓檢測則無異常現象。經核能研究所熱室檢驗分析斷裂之螺栓後發現，螺栓斷裂之原因可初步排除腐蝕因素；並可能肇因於熱處理不當、材質不良、製程瑕疵及因螺桿與載鈑接觸引發之非預期彎曲力矩等現象。
