鈾是一個天然放射性元素，沒有任何穩定的同位素，但是有兩個同位素擁有非常長的半衰期，分別是鈾-235和鈾-238，其與衰變產物鈾-234分布在地殼中，其數量也不少。存於自然界的鈾其相對原子質量為238.02891(3)。

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鈾-215與鈾-216都是鈾放射性同位素，是日本理化學研究所的團隊在2014年嘗試合成重元素鈽的同位素時所發現的新的鈾同位素。

2014年日本理研在應合成鈽-220，然後發現鈾-216是鈽-220的衰變產物，接著理研究開始研究鈾-216，並且嘗試利用氪撞擊鋇靶合成鈾-216，反應方程式如下：

${\displaystyle \,_{36}^{82}\mathrm {Kr} +\,_{56}^{136,137,138}\mathrm {Ba} \to \,_{92}^{216}\mathrm {U} ^{*}\ }$

然後又發現了鈾-215。

${\displaystyle \,_{36}^{82}\mathrm {Kr} +\,_{56}^{137}\mathrm {Ba} \to \,_{92}^{216}\mathrm {U} +\,{3}_{0}^{1}\mathrm {n} \,\qquad {0.19}_{-0.16}^{+0.44}\mathrm {nb} \,}$

${\displaystyle \,_{36}^{82}\mathrm {Kr} +\,_{56}^{136}\mathrm {Ba} \to \,_{92}^{215}\mathrm {U} +\,{3}_{0}^{1}\mathrm {n} \,\qquad {0.34}_{-0.22}^{+0.49}\mathrm {nb} \,}$

鈾-215的半衰期約為2.24毫秒、鈾-216的半衰期較長，約為4.3毫秒，兩者都會通過α衰變衰變成釷。

鈾-232（232
92U
140、232
U
、U-232）是鈾的一種同位素，具有68年10個月又24天的半衰期，是釷循環（英语：Thorium fuel cycle）的副產物。由於鈾-232可以製成使用鈾-233裂變的核武器，而且鈾-232的衰變產物會放出強烈的γ輻射，也使得鈾-233的污染十分難以處理，因此它已被列為核武器擴散的管制物品。

透過釷-232照射中子而合成的鈾-233必會有少量的鈾232雜質，因為鈾-233與鏷-233本身會有(n,2n)的寄生反應：

²³²Th (n,γ) ²³³Th (β−) ²³³Pa (β−) ²³³U (n,2n) ²³²U

²³²Th (n,γ) ²³³Th (β−) ²³³Pa (n,2n) ²³²Pa (β−) ²³²U

鈾-232的衰變鏈會迅速產生強烈的伽瑪射線，可以做為伽瑪射線源：

²³²U (α衰變, 68.9 年)

²²⁸Th (α衰變, 1.9 年)

²²⁴Ra (α衰變, 3.6 天 , 0.24 MeV) (到了這個同位素後，衰變鏈與²³²Th相同)

²²⁰Rn (α衰變, 55 秒, 0.54 MeV)

²¹⁶Po (α衰變, 0.15 秒)

²¹²Pb (β⁻衰變, 10.64 小時)

²¹²Bi (α衰變, 61 分鐘, 0.78 MeV)

²⁰⁸Tl (β−衰變, 3 分鐘, 2.6 MeV) (分支比例35.94%)

²⁰⁸Pb (稳定)

因此只用處理鈽用的遮光手套箱进行人工處理是十分危險的。

1. ^ ^{1.0 1.1 1.2 1.3} 畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明，僅為理論推測。
2. ^ ^{2.0 2.1 2.2 2.3} 用括號括起來的數據代表不確定性。
3. ^ 半衰期超过5亿年的同位素以粗體表示。
4. ^ 穩定的衰變產物以粗體表示。
5. ^ 半衰期超过5亿年的衰变产物以粗斜体表示。
6. ^ 可用於鈾-釷定年（英语：uranium-thorium dating）
7. ^ ^{7.0 7.1} 可用於鈾-鈾定年
8. ^ ²³⁸U衰變的中等衰變產物
9. ^ ^{9.0 9.1} 原始（英语：Primordial nuclide）放射性核素
10. ^ ^{10.0 10.1} 可用於鈾-鉛定年
11. ^ 在核反應堆中是十分重要的燃料

• Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
• Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
• Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
  • Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
  • National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database （页面存档备份，存于互联网档案馆） (retrieved Sept. 2005).
  • David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.