Urânio enriquecido é o urânio cujo teor de ²³⁵U (urânio-235) foi aumentado, através de um processo de separação de isótopos. O urânio encontrado na natureza, sob a forma de dióxido de urânio (UO₂), contém 99,284% do isótopo ²³⁸U; apenas 0,711% do seu peso é representado pelo isótopo ²³⁵U. Porém o ²³⁵U é o mais facilmente fissionado (físsil) na natureza em proporções significativas.

Para provocar uma reação de fissão nuclear nos reatores de água pressurizada, é preciso dispor de um urânio que contenha entre 3% e 5% do isótopo 235. Ambos os isótopos, ²³⁵U e ²³⁸U , têm as mesmas propriedades químicas. A única diferença física entre eles são os três nêutrons que explicam uma pequena diferença de massa atômica.

O urânio enriquecido é um componente crítico, tanto para uso civil (geração de energia nuclear), quanto para uso militar (produção de armas nucleares). Compete à Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) monitorizar e controlar a produção segura e o destino do urânio enriquecido para a geração de energia atômica, de modo a evitar a proliferação de armas nucleares.

Acredita-se que os estoques mundiais de U-235 altamente enriquecido estejam na casa das duas mil toneladas. A maior parte se destina à utilização em dispositivos bélicos e propulsão naval. O restante é usado em reatores experimentais e pesquisas.

O subproduto do enriquecimento do urânio são largas parcelas de urânio empobrecido (DU, do inglês depleted uranium), metal pouco radioativo, 67% mais denso que o chumbo e de utilidades tão diversas como lastro em aviões, blindagens e fabricação de projéteis balísticos. Não há, entretanto, estudos conclusivos acerca da toxicidade do DU.