Uraniul îmbogățit a avut concentrația unui anumit izotop, uraniu 235 sau U235, crescută peste nivelurile naturale. Uraniul are cel puțin trei izotopi în natură, iar U235 este deosebit de util ca combustibil pentru reactoare nucleare și ca bază pentru arme nucleare. Uraniul este compus în mod natural dintr-un procent foarte mare de U238 și un procent foarte mic de alți izotopi, U235 fiind următorul cel mai comun, în jur de 0.7%. Prin separarea izotopilor, pot fi create probe de uraniu îmbogățit cu o concentrație mai mare de izotopi U235.
Uraniul poate fi îmbogățit în mai multe moduri și în grade diferite, în funcție de utilizarea prevăzută. U235 este important pentru combustibilul reactorului nuclear și pentru armele nucleare datorită capacității sale de a suferi fisiune sau scindare. Fiecare atom de U235 care este divizat eliberează o cantitate enormă de energie, precum și o particulă atomică de înaltă energie numită neutron. Neutronul lovește apoi un alt atom U235, făcându-l să se despartă, declanșând o reacție în lanț. Când reacția este lentă și controlată, poate fi valorificată, așa cum este cazul unui reactor nuclear. Când reacția este violentă și necontrolată, rezultatul este o explozie nucleară, procesul care a stat la baza bombelor aruncate de Statele Unite asupra Japoniei la sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial.
În funcție de utilizarea prevăzută, uraniul îmbogățit este produs cu concentrații diferite de atomi de U235. Cel mai scăzut grad este cunoscut sub numele de uraniu ușor îmbogățit (SEU) și are o concentrație de până la aproximativ 2% U235. Următorul grad este cunoscut sub numele de uraniu slab îmbogățit (LEU) și are de obicei o concentrație de aproximativ 3% sau 4% U235, care este cea mai mare concentrație standard pentru combustibilul pentru reactoare, deși poate ajunge până la 20%.
Uraniul foarte îmbogățit (HEU), cunoscut și sub numele de uraniu pentru arme, este uraniu care are o concentrație de aproximativ 80% U235. Uraniul îmbogățit până la acest nivel este folosit la fabricarea armelor care alcătuiesc arsenalele nucleare ale multor țări, deși niveluri de îmbogățire de până la 20% sunt suficiente pentru producerea celor mai simple arme nucleare. Acest grad de uraniu îmbogățit este foarte controlat și reglementat de guvernele naționale și internaționale și agențiile de reglementare pentru a promova utilizarea lui în siguranță și pentru a preveni crearea de arme nucleare de către entități pe care civilizațiile lumii în ansamblu le consideră potențial periculoase sau iresponsabile.