नाभिक ऊर्जा युग के पहले यूरेनियम के अधिक उपयोग न थे। इसका उपयोग कुछ विशेष प्रकार के तंतुओं में होता था। इसके लवण रेशम को रंगने का कार्य करते हैं। सोडियम डाइयूरेनेट का उपयोग पोर्सलीन के बरतनों को रंगने में हुआ है।

परमाणु ऊर्जा प्रयोगों के कारण यूरेनियम अत्यधिक उपयोगी तत्व हो गया है। इसका उपयोग नाभिकीय शृंखला अभिक्रिया में हुआ है। इस क्रिया में 235 भार संख्या वाला समस्थानिक उपयोगी सिद्ध हुआ है। अनियंत्रित अवस्था में इस क्रिया द्वारा भयंकर विस्फोट हो सकता है, जैसा कि परमाणु बमों में हुआ है, परंतु नियंत्रित रूप में आता है। कुछ रिऐक्टर (atomic reactor) चलाने के काम आता है। कुछ रिऐक्टरों में साधारण यूरेनियम (जिसमें 235 समस्थानिक 0.71 प्रतिशत हो) उपयोग में लाया जाता है, परंतु अनेक रिऐक्टरों में समृद्ध यूरेनियम (enriched uranium) काम में लाते हैं। इसमें 235 समस्थानिक का प्रतिशत बढ़ा देते हैं। इन क्रियाओं में यूरेनियम नाभिक के न्यूट्रॉन का आक्रमण द्वारा विखंडन (fission) हो जाता है और न्यूट्रॉन भी मुक्त होते है, जिनसे शृंखंला चलती है।

यूरेनियम + न्यूट्रॉन → विखंडित पदार्थ + न्यूटॉन + ऊर्जा 

साथ में उपस्थित यूरेनियम 238 समस्थानिक पर न्यट्रॉन प्रतिक्रिया द्वारा एक नया तत्व प्लूटोनियम, प्लू (Pu), बनता है, जिसमें यूरेनियम-235 वाले खंडनीय गुण वर्तमान हैं।

यूरेनियम + न्यूटॉन → यूरेनियम → नेपच्थूनियम → प्लूटोनियम

U + n → U → Np → Pu

इस प्रकार 238 समस्थानिक भी ऊर्जाशील पदार्थ में परिवर्तित हो सकता है।

अब यह भी ज्ञात है कि अति उच्च ताप पर तीव्र नयूट्रॉनों के आक्रमण द्वारा यूरेनियम 238 समस्थानिक का भी खंडन हो सकता है। इस क्रिया का उपयोग आजकल अनेक तापनाभिकीय (thermonuclear) बमों में हुआ है।

उपयोग
यूरेनियम हैलाइड
समस्थानिक
यौगिक