El uranio natural está formado por tres tipos de [[isótopo]]s: [[uranio-238]] (<sup>238</sup>U), [[uranio-235]] (<sup>235</sup>U) y uranio-234 (<sup>234</sup>U). De cada [[gramo]] de uranio natural el 99,284 % de la masa es uranio-238, el 0,711% uranio-235,<ref>{{Cita web|url=http://www.afrri.usuhs.mil/www/outreach/pdf/mcclain_NATO_2005.pdf|título= Health Concerns about Military Use of Depleted Uranium|formato=PDF}}</ref> y 0,0085% uranio-234. La relación Uranio-238/Uranio-235 es constante en la corteza terrestre, salvo ciertas excepciones.
El Uranio decaesdecae muy lentamente emitiendo una [[partícula alfa]]. El [[periodo de semidesintegración]] del uranio-238 es aproximadamente 4.470 millones de años y el del uranio-235 es 704 millones de años,<ref>{{Cita web|url=http://ie.lbl.gov/toi/nucSearch.asp|título=WWW Table of Radioactive Isotopes}}</ref> lo que los convierte en útiles para estimar la [[edad de la Tierra]] (véase [[fechado mediante Uranio-Torio]], [[fechado mediante Uranio-Plomo]] y [[fechado mediante Uranio-Uranio]]). Muchos usos contemporaneos del Uranio hacen uso de estas propiedades nucleares únicas. El Uranio-235 se distingue por ser el único elemento que se encuentra en la naturaleza que es un [[isótopo]] [[físil]]. El Uranio-238 es fisionable por neutrones rápidos, y también es un [[material fértil]] (que puede transmutarse en un reactor nuclear en [[plutonio-239]] que es físil). Es posible producir el isótopo físil artificial, [[Uranio-233]], a partir de [[torio]] natural, lo que desempeña un rol importante en la tecnología nuclear. Mientras que el Uranio-238 posee una pequeña probabilidad de [[spontaneous fission|fisión espontánea]] o al ser bombardeado por neutrones rápidos, el uranio-235 posee una mayor probabilidad de fisionarse al ser bombardeado por neutrones térmicos, por lo que es la reacción principalmente responsable por la generación de calor en un [[reactor nuclear]], y es la principal fuente de material físil para las [[armas nucleares]]. Ambos usos son posibles por la capacidad del uranio de sostener una [[reacción nuclear en cadena]]. El [[uranio empobrecido]] (uranio-238) es utilizado en [[APFSDS|penetradores de energía cinética]] y protecciones para [[vehículos blindados]].<ref name="BuildingBlocks479">Emsley, ''Nature's Building Blocks'' (2001), page 479</ref>
El <sup>235</sup>U se utiliza como [[combustible nuclear|combustible]] en centrales nucleares y en algunos diseños de armamento nuclear. Para producir combustible, el uranio natural es separado en dos porciones. La porción combustible tiene más <sup>235</sup>U que lo normal, denominándose[[uranio enriquecido]], mientras que la porción sobrante, con menos U<sup>235</sup> que lo normal, se llama [[uranio empobrecido]]. El uranio natural, enriquecido o empobrecido es químicamente idéntico. El uranio empobrecido es el menos radiactivo y el enriquecido el más radiactivo.
