犯本罪的，处三年以上十年以下有期徒刑；情节严重的，处十年以上有期徒刑、无期徒刑或者死刑。情节严重，是指非法买卖、运输、储存核材料，数量较多的；多次非法买卖运输核材料，屡教不改的；既买卖又运输、储存核材料的；非法买卖、运输、储存的核材料被他人利用，严重危害社会治安的；出于实施其他犯罪的目的，非法买卖、运输、储存核材料的，等等。　　

单位犯罪的，对单位判处罚金，并对其直接负责的主管人员和其他直接责任人员，依照上述规定处罚。