Areva a été créée le 3 avril 2001 par la fusion de Framatome (plus tard : Areva NP, aujourd'hui : Framatome), Cogema (plus tard : Areva NC, aujourd'hui : Orano Cycle) et Technicatome (plus tard : Areva TA, aujourd'hui : Technicatome). Elle s'appuie sur la structure de son précurseur, CEA-Industrie. Anne Lauvergeon en devient la première PDG.

Jean-Pierre Raffarin, ancien Premier ministre français, a annoncé la privatisation d'Areva en 2003, mais celle-ci a été reportée à plusieurs reprises, le gouvernement français optant finalement pour la privatisation de GDF et EDF. Fin octobre 2005, le Premier ministre français Dominique de Villepin a annoncé qu'il suspendait le processus de privatisation.

En 2003, Areva a remporté un contrat pour le projet Olkiluoto 3, qui prévoyait la construction du réacteur à eau pressurisée de type EPR de troisième génération. En 2004, un prix fixe contractuel a été fixé à 3,2 milliards d'euros. La construction a commencé en 2005.

En 2004, Areva acquiert les activités de transport et de distribution d'Alstom, qui deviennent Areva T&D. Il a été revendu à Alstom et Schneider Electric en juin 2010.

Le 15 septembre 2005, Areva et Constellation Energy de Baltimore ont annoncé la création d'une coentreprise appelée UniStar Nuclear pour commercialiser l'EPR commercial aux États-Unis. La coentreprise est ensuite devenue UniStar Nuclear Energy en 2007. En 2010, EDF a acquis 100 % d'UniStar Nuclear Energy. Cependant, ces projets n'ont pas abouti et en février 2015, Areva a suspendu le processus d'examen des demandes de certification de conception EPR auprès de l'autorité de réglementation nucléaire des États-Unis. Commission (CNRC).

En 2006, Areva crée son groupe d'activités énergies renouvelables. Creusot Forge et Creusot Mécanique fusionnent au sein du groupe Areva, même si des soucis de qualité subsistent sur les travaux de Creusot Forge. En 2007, Areva a racheté 51 % du fabricant d’éoliennes offshore Multibrid. Multibrid est une start-up et un pionnier allemand de l'éolien offshore, produisant des éoliennes à Bremerhaven. L'éolienne innovante M5000 est dotée d'un groupe motopropulseur compact à vitesse moyenne et de pales de rotor en carbone. Le traitement de l’air breveté pour prévenir la corrosion était unique. La conception de la turbine a été réalisée par aerodyn Energiesysteme GmbH. En 2015, l'unité renouvelable d'Areva est devenue ADWEN GmbH.

En juin 2010, Areva a racheté les 49 % restants et a créé Areva Wind. En février 2010, Areva rachète Ausra et la rebaptise Areva Solar.

En 2007, Areva rachète UraMin, qui deviendra plus tard Areva Resources Southern Africa (qui fait désormais partie d'Orano).

En 2007, Areva démarre la construction du réacteur EPR de Flamanville 3. En outre, en novembre 2007, Areva a conclu un accord de 8 milliards d'euros avec le China Guangdong Nuclear Power Group pour lui fournir deux EPR pour la centrale nucléaire de Taishan. Aux termes de l'accord, Areva devait également contribuer à l'exploitation de l'usine, y compris au retraitement du combustible usé. Toujours en 2007, Areva et Mitsubishi Heavy Industries ont créé une coentreprise nommée Atmea pour développer un réacteur à eau pressurisée Atmea-1 de 1 100 MWe ( Réacteur de Génération III). En 2009, Siemens a vendu ses actions restantes d'Areva NP et Arvea NP est devenue la propriété exclusive d'Areva. La même année, Areva NP a acquis 30 % du capital de la société Mitsubishi Nuclear Fuel.

Le 6 mai 2008, Areva a annoncé qu'elle demanderait toutes les autorisations nécessaires pour construire une installation d'enrichissement dans le comté de Bonneville, dans l'Idaho. Le projet a ensuite été annulé. Toujours en 2008, Areva a remporté un contrat d'exploitation pour assainir le site de retraitement nucléaire de Sellafield dans le cadre du consortium Nuclear Management Partners, composé de l'URS, Amec et Areva.

En juin 2008, Areva a conclu un accord avec Kazatomprom pour créer une joint-venture Katco.

Le 4 février 2009, Areva a signé un protocole d'accord pour la fourniture de deux à six réacteurs nucléaires à la Nuclear Power Corporation of India Limited pour le projet nucléaire de Jaitapur, dans l'État indien du Maharashtra.

En mars 2010, Areva a indiqué que des travaux étaient en cours sur un nouveau type de réacteur à brûleur capable de décomposer les actinides créés comme produits de la fission nucléaire.

En 2011, Areva est cotée à la bourse Euronext à Paris.

L’origine d’Orano remonte à 1976 lorsqu’à partir de la division production du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) français, la Compagnie générale des matières nucléaires (COGEMA, aujourd’hui Orano Cycle) a été créée. En 2001, COGEMA fusionne avec Framatome et CEA Industrie pour former Areva.

En 2016, en raison de difficultés financières, Areva a entamé un processus de restructuration. Dans ce cadre, elle a créé une nouvelle société du cycle du combustible, baptisée New Co ou New Areva. La nouvelle société regroupe les sociétés Areva Mines, Areva NC, Areva Projects et Areva Business Support. Elle a été créée en tant que filiale à part entière d’Areva ; cependant, Areva a perdu le contrôle de l’entreprise lorsque le gouvernement français a investi pour recapitaliser l’entreprise. Le 23 janvier 2018, la société a changé de nom pour Orano.In février 2018, Japan Nuclear Fuel Limited et Mitsubishi Heavy Industries ont pris une participation de 5 % dans la société chacune.

En septembre 2018, la Nuclear Regulatory Commission des États-Unis a résilié la licence d’Orano pour la construction de l’usine d’enrichissement d’Eagle Rock, qui devait être construite dans le comté de Bonneville, dans l’Idaho. Le projet était suspendu depuis décembre 2011. Dans le même temps, Orano ouvre l’usine de conversion d’uranium Philippe Coste en France.