Obogaćeni uran je uran s visokim postotkom izotopa U-235, koji čini samo oko ,72% prirodnog urana. Normalni uran se naziva U-238, gdje broj označava količinu nukleona (protona i neutrona) u njegovoj atomskoj jezgri. U-235 ima neujednačenu količinu protona i neutrona, što ga čini malo nestabilnim i osjetljivim na cijepanje (cijepanje) od toplinskih neutrona. Provođenje procesa fisije kao lančane reakcije temelj je nuklearne energije i nuklearnog oružja.
Budući da U-235 ima identična kemijska svojstva normalnom uraniju i samo je 1.26% lakši, razdvajanje njih može biti popriličan izazov. Procesi su obično prilično energetski intenzivni i skupi, zbog čega ih je samo nekoliko zemalja do sada uspjelo postići u industrijskim razmjerima. Za proizvodnju urana za reaktore potreban je postotak U-235 od 3-4%, dok se uran za oružje mora sastojati od 90% U-235 ili više. Postoji najmanje devet tehnika za odvajanje urana, iako neke definitivno rade bolje od drugih.
Tijekom Drugog svjetskog rata, u Sjedinjenim Državama, kada su istraživači prvi put provodili odvajanje izotopa, korišten je niz tehnika. Prva faza se sastojala od toplinske difuzije. Uvođenjem tankog temperaturnog gradijenta, znanstvenici bi mogli nagovoriti lakše čestice U-235 prema području topline, a teže molekule U-238 prema hladnijem području. Ovo je bila samo priprema sirovine za sljedeću fazu, elektromagnetsko odvajanje izotopa.
Elektromagnetsko odvajanje izotopa uključuje isparavanje urana, a zatim ga ioniziranje kako bi se proizveli ioni s pozitivnim nabojem. Ionizirani uran je tada bio ubrzan pri savijanju jakim magnetskim poljem. Lakši atomi U-235 odbili su se nešto više, dok su atomi U-238 nešto manje. Ponavljanjem ovog procesa mnogo puta, uran bi se mogao obogatiti. Ova tehnika korištena je za izradu dijela obogaćenog urana za bombu Little Boy, koja je uništila Hirošimu.
Tijekom Hladnog rata, elektromagnetsko odvajanje izotopa je napušteno u korist tehnike obogaćivanja plinskom difuzijom. Ovaj pristup gurnuo je plin uranijev heksafluorid kroz polupropusnu membranu, koja je malo odvojila dva izotopa jedan od drugog. Kao i prijašnja tehnika, ovaj proces bi se trebao izvesti mnogo puta kako bi se izolirala znatna količina U-235.
Moderne tehnike obogaćivanja koriste se centrifugama. Lakši atomi U-235 lagano su se gurali prema vanjskim stijenkama centrifuga, koncentrirajući ih gdje se mogu ekstrahirati. Kao i sve druge tehnike, mora se izvoditi mnogo puta da bi uspjela. Puni sustavi koji pročišćavaju uran na ovaj način koriste mnoge centrifuge i nazivaju se kaskade centrifuga. Zippe centrifuga je naprednija varijanta tradicionalne centrifuge koja koristi toplinu kao i centrifugalnu silu za odvajanje izotopa.
Ostale tehnike odvajanja urana uključuju aerodinamičke procese, različite metode laserskog odvajanja, odvajanje plazmom i kemijsku tehniku, koja iskorištava vrlo malu razliku u sklonosti dvaju izotopa promjeni valencije u reakcijama oksidacije/redukcije.