铀238，是铀元素的一种核素，化学符号为238U。在贫铀中每一千个铀原子当中只有七个是铀235，其余的都是铀238。贫铀的密度高达19.1g/cm3，与钨相近。铀238可用于飞行器和军事领域，铀238同位素的半衰期为4.468 × 109年，可用于宇宙年龄的测定。通过观察C31082-001恒星铀238的光谱，推算出宇宙的年龄大约为125亿年。

贫铀可做为飞行器的配重块，或放射线疗法及工业用放射造影器材的屏蔽物，及放射性物质使用的货箱。军事上则常用做贫铀弹或装甲板材，这是因为贫铀能大幅提升穿甲强度或装甲抗度，并且贫铀弹在命中后另具有摄氏三千度的高温烧灼效果。

地球上的铀和钍的总量大约比铀235一项的蕴藏量多800倍。这就是说，如果适当地利用增殖反应堆，就可以通过原子核裂变发电厂把地球上的潜在能源增加800倍。

然而使用贫铀弹可能导致潜在的长期健康威胁，而有其争议性：包括肝、肾、心脏、脑等许多器官都可能受到放射性的影响。由于其微弱的放射性，贫铀被视为有毒金属，但毒性较汞等重金属为低。贫铀粉末可能被吃、喝、或吸入人体，具有万年以上的半衰期。由贫铀弹冲击物体而爆发时产生的气胶，可能散布污染广大的面积，而被人吸入体内。

在2003年美国对伊拉克的攻击行动中，三周内估计使用了约95万颗、超过1000吨的贫铀弹，大部份都在市区。暂无决定性资料显示某些人的健康问题与贫铀有关联，但人工培养细胞与实验室动物的研究已发现贫铀的慢性效应造成白血病、基因疾病、神经疾病等的可能性。台湾“陆军”亦曾向美国采购一批坦克用贫铀弹，现储放于台湾高雄市左营区军事基地弹药库中，存放之库房四壁添加铅以防放射性污染。

分离钚239

铀238是最常见的一种铀，但它却不是实用的核燃料。铀238也能在中子作用下发生裂变，但只有快中子才能做到这一点。那些分裂成两半的铀238会产生一些慢中子，而慢中子不足以引起进一步的裂变。铀238可以比作潮湿的木头：你可以把它烧着，但它最后还是要熄灭的。

但是，假定把铀235同铀238分离开来（这是一个相当艰巨的任务），并且用铀235来建造一个原子核反应堆，这时，构成反应堆燃料的那些铀235原子就会发生裂变，并向四面八方发射出无数慢中子。如果这个反应堆包着一个用普通铀（其中绝大部分是铀238）制成的外壳，那么，射入这个外壳的中子就会被铀238所吸收。这些中子不可能迫使铀238发生裂变，但却会使铀238发生另外的变化，最后就会产生钚239。如果把这些钚239从铀里面分离出来（这是个相当容易完成的任务），它们就可以用作实用的核燃料了。

能够用这种方式产生新燃料去代替用掉的燃料的反应堆就是增殖反应堆。一座设计得当的增殖反应堆所生产的钚239，在数量上要多于消耗掉的铀235。利用这种办法，就可以使地球上的全部铀——而不仅仅是稀有的铀235——都变成潜在的燃料来源。

分离铀233

天然存在的钍完全是由钍232组成的。钍232就像铀238一样，也不是实用的核燃料，因为要有快中子才能使它发生裂变。不过，如果把钍232放进包着核反应堆的外壳里，钍232原子就会吸收慢中子，并且尽管它不发生裂变，最后却会变成铀233原子。由于铀233是一种很容易同钍分离开来的实用燃料，这样做的结果便又实现了另一种增殖反应堆，它会把地球上现有的钍资源变成潜在的核燃料。

铀-241

2023年，日本与韩国科学家将一束铀-238原子核加速靶入一个铂-198原子核的旋转标靶内，这一过程使多个质子和中子在铀束核和铂靶核之间转移，形成了多个同位素，其中发现了一种以前未知的铀同位素——铀-241。