铀在自然界中有三种同位素，即238U、235U、234U，其丰度分别为99.2739％、0.7205％和0.0056%。铀的三种同位素都具有放射性，能够自发的衰变成为另一种原子核，同时放出射线，它们的半衰期分别为4.5×109年、7.0×108年和2.6×105年。
——铀系
铀(铀系)是自然界存在的主要天然放射性核素矿产，其起始的放射性母体核素为238U(半衰期4.5×109年)，它会自发的进行α衰变使质量数减少4，原子系数减少2，生成钍同位素(234Th);又经β衰变，原子系数増加一位生成镤同位素(234Pa)。此后，经若千次α和β衰变最后生成稳定的同位素(206Pb)。——钢铀系
锕铀系的母核为235U(半衰期7.038×108年)，它会自发的发生裂变，裂变后的子体产物基本含有辐射性质。235U在反应堆中，被中子射中，分裂为2-3个碎片，同时放出约为2-3个中子，235U裂变后的碎片原子种类有200种之多，如131I、137Cs、90Sr、239Pu、133Xe、88Kr等均有放射性危害。