O potencial energético do urânio, combustível da fissão nuclear, ultrapassa as possibilidades do petróleo e de outros materiais físseis: aproximadamente meio quilo de urânio é capaz de fornecer tanta energia quanto 1.360 toneladas de carvão.

Metal do símbolo U, número atômico 92, massa atômica 238,03, de densidade 19,7, pertencente ao grupo IIIb da tabela periódica. É encontrado na crosta terrestre na proporção de duas partes por milhão. Alguns dos minérios de urânio mais importantes são a pechblenda, a uraninita, a carnotita, a autunita e a torbenita. De coloração branco-prateada e denso, o urânio é dúctil, maleável, capaz de alcançar alto polimento, que funde a 1800º C e se oxida facilmente. No ar, o metal perde o brilho e inflama-se quando finalmente dividido.

O produto natural é uma mistura de três isótopos, entre os quais o U 238, mais abundante, gerador da família do rádio, e o U 235, gerador da família do actínio. Sob a ação dos nêutrons, o urânio 238 pode transforma-se em plutônio, e o urânio 235 pode sofrer fissão nuclear.

O óxido uranioso, ou urano, UO₂, é um elemento sólido negro, de propriedades básicas, a que correspondem os sais uranioso; verdes. O anidrido uranico, UO₃, alaranjado, é anfótero e produz, em reação com os ácidos, sais urânicos, ou sais de uranila (pois contêm o radical UO₂). Tais sais são amarelos e dotados de fluorescência verde. O UO₃ dá também, ao reagir com as bases, os uronatos, como o Na₂UO₄; este, incorporado ao vidro, resulta o vidro de urânio, que se torna fosforescente sob a ação dos raios ultravioleta.

Último elemento natural na classificação periódica, o urânio foi descoberto em 1789 por Martin Heinrich Klaproth, que deu a ele o nome de urânio em homenagem à descoberta do planeta Urano. O metal foi isolado em 1841, por Eugène-Melchior Péligot por redução de tetracloreto de urânio (UCℓ₄) com potássio. Em 1896, Henri Becquerel descobriu a radioatividade do urânio. O elemento tornou-se objeto de estudo intenso e de amplo interesse depois que Otto Hahn e Fritz Strassman descobriram, em 1938, o fenômeno da fissão nuclear no urânio bombardeado por nêutrons lentos. No ano seguinte, Enrico Fermi sugeriu que os nêutrons deveriam ser produtos da fissão e podiam então desencadear uma reação em cadeia, o que foi comprovado mais tarde por outros pesquisadores.

Em conseqüência dessas descobertas, produziu-se a primeira reação nuclear em cadeia auto-sustentada, em 1942; fez-se o primeiro teste de uma bomba atômica, em 1945; lançou-se a primeira bomba atômica num conflito armado, também em 1945; inventou-se o primeiro submarino movido a energia atômica e em 1955, construiu-se a primeira usina nuclear.

A fissão ocorre com nêutrons lentos no relativamente raro urânio 235 (o único elemento naturalmente físsil), que deve ser extraído do abundante urânio 238 para suas diversas aplicações. O urânio 238, no entanto, após absorver nêutrons e sofrer um decaimento beta negativo, transforma-se no elemento artificial plutônio, que também é fissionável pelo bombardeamento de seu núcleo com nêutrons lentos. Isso permite que o urânio natural seja, portanto, usado em reatores conversores e regeneradores, em que a fissão é sustentada pelo raro urânio 235 e o plutônio é fabricado, ao mesmo tempo, pela transmutação do urânio 238.

Altamente eletropositivo, o urânio reage com a água e é dissolvido por ácidos, mas não por álcalis. Empregam-se alguns compostos de urânio como agentes corantes de cerâmicas. No estado gasoso, o hexafluoreto de urânio (UF₆) é usado na separação dos isótopos 235 e 238 do urânio.

Em virtude da baixa concentração do urânio em diversos minérios (em geral menos de 1%), os tratamentos metalúrgicos compreendem inicialmente uma concentração física e, depois, uma concentração química dos sais de urânio. Após a purificação do concentrado, o metal é elaborado, a partir do tetrafluoreto, por redução metalotérmica pelo magnésio ou pelo cálcio. É afinado por redução a vácuo antes de serenformado e tratado termicamente. O urânio é utilizado sobretudo como combustível nos reatores nucleares (barras, tubos, anéis); seja em estado puro, seja em liga com o molibdênio, ou ainda em compostos refratários (óxido, carboneto). Pode também ser enriquecido num isótopo físsil, principalmente pelo processo seletivo de adifusão gasosa do hexafluoreto através de paredes porosas, ou pelo processo de ultracentrifugação.

A produção mundial (não computada a da Rússia), expressa em metal contido nos concentrados, é próxima de 30.000 toneladas, sendo mais de um terço proveniente dos EUA (11.500 toneladas), à frente do Canadá (6.000 toneladas), África do Sul (3.500 toneladas) e França (2.100 toneladas). As reservas economicamente exploráveis do mundo não socialista são estimadas em cerca de um milhão e meio de toneladas. Estes números são ainda modestos, não em relação à produção atual, mas se levarmos em conta as necessidades que desenvolverão em breve com o avanço da geração nuclear de eletricidade, que exigirá uma intensificação do recurso à técnica da super-regeneração.