우리나라 최초의 가압중수로형(중수로형 혹은 CANDU형) 원자력발전소인 월성1호기 원전은 캐나다 원자력공사(AECL, Atomic Energy of Canada Limited)의 발의로 검토되기 시작하였다. 당시는 급속한 산업화를 예견할 때 늘어날 전력수요를 충당하기 위해 원자력의 도입이 절실했고, 때마침 1973년 1차 석유파동이 발생하면서 원자력의 도입 필요성이 더욱 높아져 있었다. 이러한 환경 속에서 AECL 총재의 강력한 협력의지는 원자력 도입을 모색하고 있던 정부의 입장에서는 매우 시의적절한 것이었다. 이런 이유에서 월성 1호기의 도입결정은 이전 고리 1호기에 비해 매우 신속히 이루어졌다. 

도입계약 당시 월성 1호기는 외국기업주도의 일괄발주 방식이었으나 이후 1990년대 착공된 월성부지의 후속 월성 2,3,4호기들은 일괄발주 방식에서 탈피하여 분야별로 국내업체가 주계약자가 되는 기술자립기에 건설되었다.

1973년 4월 AECL 총재가 방문하여 정부부처와 한전을 상대로 캐나다가 개발한 중수로형 원자로의 장점을 소개하고 우리나라의 장기전원개발계획에 참여하기를 강력히 희망하였고, 이에 정부는 동년 6월 조사단을 구성하여 캐나다 현지에 파견하였다. 이후 AECL은 동년 8월과 10월 두 차례에 걸쳐 자국의 기술진을 우리나라에 파견해 한국전력과한국원자력연구소 기술진과 중수로형 원자로의 기술적 도입 타당성을 검토하였다. 

때마침 불거진 1차 석유파동으로 정부는 이에 대처하기 위해 원자력발전 개발 계획의 확대가 시급하다고 인식하게 되었다. 이에 따라 1973년 11월 월성 1호기의 건설계획을 확정하고 구매의향서를 AECL로 발송하였다. 이후 정식계약은 1974년 1월에 이루어졌다. 

1975년 5월 건설공사가 착공된 후 동년 10월 월성군 지역에서 부지매입과 주민이주를 개시하면서 사업이 본격화되었다. 이후 월성 1호기는 6년 후인 1983년 4월 상업운전을 개시했다. 이 발전소의 건설은 해외사업체가 주도하는 일괄발주 방식으로 진행되었기 때문에 AECL이 발전소 기기의 설계, 구매, 현장설치, 시운전, 품질보증, 운전원 훈련, 초기노심용 핵연료의 공급 등을 책임졌다. 

시설용량 678MWe 규모인 월성 1호기는 외자 600백만불, 내자 3,055억원 등 총 6,428억원이 소요 되었는데, 외자의 조달은 캐나다수출개발공사, 로얄은행과 영국의 Hambros은행, Lazards은행의 차관으로 충당하였다. 

각각 700MWe급으로 캐나다에서 개발한 중수로형인 후속 월성원전의 착공은 2호기가 1991년 10월, 3,4호기는 1993년 8월에 이루어졌다. 이 원전은 경수로형 원전과 마찬가지로 중수로원전 기술자립으로 위해 한국전력의 종합관리 아래 외국업체와 국내기업을 분야별 주계약자와 협력업체로 하는 계약체제를 취하였다. 종합설계와 원자로 설비공급계약은 월성 1호기의 주계약자였던 AECL과 체결하였고 동시에 중수로 원전 건설기술 전수협약도 체결하였다. 월성 2호기, 3호기, 4호기는 각각 1997년 7월, 1998년 7월 그리고 1999년 10월에 상업운전 개시하였다. 

2005년을 기준으로 월성에 입지한 4기의 원자력발전소는 연간 고장정지가 전혀 없는 완벽한 운전실적을 기록하였다. 이용율은 월성1~4호기 순서에 따라 약 78%, 98%, 105%, 98%로 월성 1호기를 제하면 국내 원전 평균 이용율 91%를 훨씬 상회하는 실적을 기록하였다. 월성원전 각각의 발전량은 월성1∼4호기 순서에 따라 4,620,162MWh, 6,016,227MWh, 6,407,130MWh, 6,030,862MWh로 이들의 합은 23,074,381MWh에 이르고 이는 국내 전력의 6% 이상을 담당하였다.

산업자원부,《원자력발전백서》, 2006
한국수력원자력주식회사,《종합원자력발전연보》, 2005