Als Elsa von Frühlingfeld ihre Erfindung dem sächsischen König Frederik August II. vorstellte, hielt man sie für einen Trick. Sie benutzte das kürzlich isolierte Element Uran, um einen Krug mit Wasser zu erhitzen, und trieb mit dem entstehenden Dampf eine Maschine an, die das Uran durch einen Prozess, den sie "Atomisierung" nannte, aktiv hielt. Ihr Gerät, das Nukleum, läutete in den nächsten Jahrzehnten eine neue Ära der Energie und des Wohlstands ein. Sachsen wurde von einer kleinen Regionalmacht zum Zentrum der europäischen Wissenschaft und Technik. Heute, eine Generation später, sind die Fabriken immer noch hungrig nach mehr Energie und fordern den Bau größerer und weiterer Nukleen, den Import von mehr Uran aus dem nahe gelegenen Böhmen und den Bau von Eisenbahnen und Stromleitungen durch das ganze Land, um die gebändigte Kraft der Atome in die großen Städte Sachsens zu bringen. Erfinder, Ingenieure und Industrielle strömen an den sächsischen Hof und wetteifern darum, in dieser neuen industriellen Revolution die Führung zu übernehmen.
Nucleum ist ein schweres Euro-Brettspiel, bei dem die Spieler in die Rolle von Industriellen schlüpfen, die versuchen, während des wirtschaftlichen und technologischen Booms im Sachsen des 19. Jahrhunderts erfolgreich zu sein, der durch die Erfindung und Verbreitung des Nucleums (eines Kernreaktors) angeheizt wird.
Die Spieler erhalten Siegpunkte, indem sie ihre Netzwerke ausbauen, städtische Gebäude bauen und mit Strom versorgen, Verträge abschließen und Meilensteine (zufällige Endspielziele) erreichen. Jeder Spieler erhält außerdem einzigartige asymmetrische Technologien, die ihm besondere Kräfte verleihen, wenn er sie freischaltet. Der Spielverlauf ist fortlaufend; die Spieler sind nacheinander an der Reihe, es gibt keine Runden oder Phasen.