Primární okruh tvoří jaderný reaktor, sekundární okruh turbína a kondenzátor. Oba okruhy jsou odděleny parogenerátorem, ve kterém se vyrábí pára tím, že odebírá teplo chladivu reaktoru (nejčastěji voda). Některé zdroje ještě uvádějí tzv. terciární okruh, který ovšem v tomto uspořádání představuje chlazení kondenzátu.

Tento systém využívají reaktory PWR (Pressurized Water Reactor), ruský název VVER (Vodo-Vodjanoj Energetičeskij Reaktor), které jsou v současnosti hojně provozované. Jedná se o reaktory, které jsou chlazené lehkou vodou a najdeme je i v českých jaderných elektrárnách.

Dalším typem reaktoru, který využívá dvouokruhový systém, je kanadský CANDU (CANada Deuterium Uranium), který používá jako chladivo těžkou vodu.

Dvouokruhové uspořádání je bezpečnější, protože na turbínu již proudí médium bez jakékoli radioaktivity získané v odděleném uzavřeném okruhu.

Schéma dvouokruhové JE je na obr. 22.