3-й и 4-й блоки будут основаны на тех технологических параметрах, которые применены в ВВЭР-1000.
Решение о совместном завершении строительства Хмельницкой АЭС было принято на встрече премьер-министров Украины и России 30 апреля 2010 года в Сочи. По словам главы "Росатома", деньги на продолжение строительства выделит Россия. Инвестиции в проект расширения станции оцениваются в $5-6 млрд.
Международный конкурс по выбору типа реакторной установки для строительства третьего и четвертого блоков Хмельницкой АЭС Украина объявила в марте 2008 года. В конкурсе приняли участие американская компания Westinghouse, которая вскоре сняла свое предложение, российское ЗАО «Атомстройэкспорт» и южнокорейская Korea Electric Power Corporation. 13 октября 2008 российский проект реакторной установки, предложенный компанией «Атомстройэкспорт», получил одобрение на  коллегии Министерства топлива и энергетики Украины.
В долгосрочной перспективе 3-й и 4-й энергоблоки ХАЭС заменят блоки, которые будут выводиться из эксплуатации, а также заполнят потребность в электростанциях базовой нагрузки, благодаря более низкой себестоимости «атомной» энергии по сравнению  с произведенной на тепловых  станциях. Значительная доля АЭС в энергобалансе Украины также позволит сдерживать рост тарифов на электроэнергию для населения.