Uranium yang diperkaya memiliki konsentrasi isotop tertentu, uranium 235, atau U235, meningkat di atas tingkat yang terjadi secara alami. Uranium memiliki setidaknya tiga isotop di alam, dan U235 sangat berguna sebagai bahan bakar untuk reaktor nuklir dan sebagai dasar untuk senjata nuklir. Uranium secara alami terdiri dari persentase yang sangat tinggi dari U238 dan persentase yang sangat kecil dari isotop lainnya, U235 menjadi yang paling umum berikutnya, sekitar 0.7%. Dengan memisahkan isotop, sampel uranium yang diperkaya dengan konsentrasi isotop U235 yang lebih tinggi dapat dibuat.
Uranium dapat diperkaya dalam beberapa cara dan pada tingkat yang berbeda-beda tergantung pada tujuan penggunaan. U235 penting untuk bahan bakar reaktor nuklir dan senjata nuklir karena kemampuannya untuk mengalami fisi, atau membelah. Setiap atom U235 yang terbelah melepaskan sejumlah besar energi, serta partikel atom berenergi tinggi yang disebut neutron. Neutron kemudian menyerang atom U235 lain, menyebabkannya terbelah, memicu reaksi berantai. Ketika reaksi lambat dan terkendali, itu dapat dimanfaatkan seperti halnya dengan reaktor nuklir. Ketika reaksinya keras dan tidak terkendali, hasilnya adalah ledakan nuklir, proses yang menjadi dasar bom yang dijatuhkan oleh Amerika Serikat ke Jepang pada akhir Perang Dunia II.
Tergantung pada tujuan penggunaan, uranium yang diperkaya diproduksi dengan berbagai konsentrasi atom U235. Tingkat terendah dikenal sebagai uranium yang sedikit diperkaya (SEU) dan memiliki konsentrasi hingga sekitar 2% U235. Tingkat berikutnya dikenal sebagai uranium yang diperkaya rendah (LEU) dan biasanya memiliki konsentrasi sekitar 3% atau 4% U235, yang merupakan konsentrasi standar tertinggi untuk bahan bakar reaktor, meskipun bisa setinggi 20%.
Sangat diperkaya uranium (HEU), juga dikenal sebagai uranium kelas senjata, adalah uranium yang memiliki konsentrasi sekitar 80% U235. Uranium yang diperkaya ke tingkat ini digunakan dalam pembuatan senjata yang membentuk gudang senjata nuklir di banyak negara, meskipun tingkat pengayaan serendah 20% sudah cukup untuk memproduksi senjata nuklir paling sederhana. Tingkat uranium yang diperkaya ini sangat dikontrol dan diatur oleh pemerintah dan badan pengatur nasional dan internasional untuk mempromosikan penggunaan yang aman dan untuk mencegah pembuatan senjata nuklir oleh entitas yang oleh peradaban dunia secara keseluruhan dianggap berpotensi berbahaya atau tidak bertanggung jawab.