Bagātināts urāns ir urāns ar lielu izotopa U-235 procentuālo daudzumu, kas veido tikai aptuveni 72% no dabiskā urāna. Parasts urāns tiek saukts par U-238, kur skaitlis norāda nukleonu (protonu un neitronu) daudzumu tā atoma kodolā. U-235 ir nevienmērīgs protonu un neitronu daudzums, kas padara to nedaudz nestabilu un jutīgu pret skaldīšanu (sadalīšanu) no termiskiem neitroniem. Kodolenerģijas un kodolieroču pamatā ir panākt, lai skaldīšanas process noritētu kā ķēdes reakcija.
Tā kā U-235 ķīmiskās īpašības ir identiskas parastajam urānam un tas ir tikai par 1.26% vieglāks, to atdalīšana var būt diezgan sarežģīta. Procesi parasti ir diezgan energoietilpīgi un dārgi, tāpēc līdz šim tikai dažas valstis ir spējušas to sasniegt rūpnieciskā mērogā. Lai izgatavotu reaktora kvalitātes urānu, U-235 procenti ir nepieciešami 3–4%, savukārt ieroču kvalitātes urānam jāsastāv no 90% U-235 vai vairāk. Urāna atdalīšanai ir vismaz deviņi paņēmieni, lai gan daži noteikti darbojas labāk nekā citi.
Otrā pasaules kara laikā ASV, kad pētnieki pirmo reizi nodarbojās ar izotopu atdalīšanu, tika izmantota virkne metožu. Pirmais posms sastāvēja no termiskās difūzijas. Ieviešot plānu temperatūras gradientu, zinātnieki varētu pierunāt vieglākas U-235 daļiņas uz karstuma reģionu un smagākas U-238 molekulas uz aukstāku reģionu. Tas bija tikai barības materiāla sagatavošana nākamajam posmam, elektromagnētisko izotopu atdalīšanai.
Elektromagnētiskā izotopu atdalīšana ietver urāna iztvaicēšanu un pēc tam jonizāciju, lai iegūtu jonus ar pozitīvu lādiņu. Pēc tam jonizētais urāns tika paātrināts un saliekts ar spēcīgu magnētisko lauku. Vieglāki U-235 atomi tika novirzīti nedaudz vairāk, savukārt U-238 atomi nedaudz mazāk. Atkārtojot šo procesu daudzas reizes, urānu varētu bagātināt. Šo paņēmienu izmantoja, lai izgatavotu daļu no bagātinātā urāna bumbai Little Boy, kas iznīcināja Hirosimu.
Aukstā kara laikā elektromagnētisko izotopu atdalīšana tika atcelta par labu gāzveida difūzijas bagātināšanas tehnikai. Šī pieeja izspieda urāna heksafluorīda gāzi cauri daļēji caurlaidīgai membrānai, kas nedaudz atdalīja abus izotopus vienu no otra. Tāpat kā iepriekšējais paņēmiens, šis process būtu bijis jāveic daudzas reizes, lai izolētu ievērojamu daudzumu U-235.
Mūsdienu bagātināšanas tehnikas izmanto centrifūgas. Vieglāki U-235 atomi galvenokārt tiek virzīti uz centrifūgu ārējām sienām, koncentrējot tos tur, kur tos var iegūt. Tāpat kā visas pārējās metodes, tas ir jāveic vairākas reizes, lai tas darbotos. Pilnas sistēmas, kas šādā veidā attīra urānu, izmanto daudzas centrifūgas, un tās sauc par centrifūgu kaskādēm. Zippe centrifūga ir modernāks tradicionālās centrifūgas variants, kas izmanto siltumu, kā arī centrbēdzes spēku, lai atdalītu izotopu.
Citas urāna atdalīšanas metodes ietver aerodinamiskos procesus, dažādas lāzera atdalīšanas metodes, plazmas atdalīšanu un ķīmisko paņēmienu, kas izmanto ļoti nelielu atšķirību abu izotopu tieksmē mainīt oksidācijas/reducēšanas reakciju valenci.