理论上，天然铀中的铀238可全部转变成钚239。现在普遍使用的一次通过式轻水堆只能仅利用不到1%的地下铀资源，而增殖堆可将利用率提高100倍以上。增殖堆的高燃料利用率大大减少了对地储燃料供应的担忧。
自20世纪90年代开始，核废物成为人类担忧的对象。广义来说，乏燃料主要由两部分组成。一是裂变产物，这些裂变产物都比铀轻；二是超铀元素（比铀重的元素），这些超铀元素是铀以及其他更重的元素吸收中子但未进行裂变产生的。所有超铀元素在周期表里都属于锕系元素。
裂变产物的物理性质与超铀元素有很大不同。特别的尤其是，裂变产物自身不会发生裂变，因此不能用于核武器。而且，只有7中种长寿命的裂变产物的半衰期大于100年，这使得裂变产物的地质储存贮存或处置比超铀元素来说容易一些。
随着人类对核废物的关注不断提高，增殖燃料循环也再次引起关注，这是因为增殖堆能够减少锕系废物，特别是钚和次锕系元素。增殖堆的设计能够使锕系元素废物像燃料一样裂变，这样就将锕系元素转变为更多的裂变产物。
轻水堆的乏燃料在移除之后，要经过复杂的衰变。裂变产物的半衰期比超铀元素的半衰期不在一个数量级，如果乏燃料中还剩余有超铀元素，1000~100000年之后乏燃料中的主要放射性大部分都是由超铀元素产生的。因此，移除废物中的超铀元素能够大大降低乏燃料中的长期放射性。
如今的商用轻水堆可增殖出一些新的裂变材料，大部分是增殖出钚。由于商用堆并没有设计为增殖堆，所以商用堆不能将足够的铀238转化为钚来替代消耗的铀235.尽管如此，商用堆里有三分之一的功率是来自于燃料中产生的钚的裂变。在这种钚消耗的基础上，轻水堆只消耗产生的一部分钚和次锕系元素，产生非裂变的钚同位素，以及大量的气态次锕系元素。经过后处理，用作混合氧化燃料的反应堆级钚通常在轻水堆中只循环一次，有限地减小了长期废物放射性废物。
增殖堆的一个重要参数是“转化比”（平均每个裂变原子生成的易裂变原子数）。转化比是新生成的易裂变材料与消耗的易裂变材料的比。例如，低富集铀轻水堆的转化比大约为0.6。使用天然铀的压重水堆（PHWR）的转化比约为0.8。
增殖堆的转化比大于1。过去增值殖堆的发展主要集中在提高增值殖比，从希平港反应堆的1.01到俄罗斯BN-350的超过1.2。液态钠冷增值殖堆的理论模型表明，增殖比至少可达到1.8。
有很多类型的增殖堆，原则上几乎所有的反应堆都可以设计为增殖堆。曾经就有将轻水堆改造为增殖堆的实例。不止是水冷堆，熔盐冷却堆、气冷堆以及液态金属冷却堆都可以设计为增殖堆。
为了方便，根据中子能谱将增殖堆主要分为两类。