Se llama combustible nuclear cualquier material que contiene nucleidos fisionables y puede emplearse en un reactor para que en él se desarrolle una reacción nuclear en cadena.
Según esto el uranio es un combustible nuclear, como también lo es el óxido de uranio. En el primero caso nos referimos a un elemento químico, alguno de cuyos isótopos es fisionable; en el segundo, a un compuesto químico determinado que contiene tales isótopos.

Entendemos por isótopos fisionables aquellos nucleidos susceptibles de experimentar fisión. Para hablar con precisión, sería necesario especificar la energía de los neutrones que pueden hacer fisionar dicho isótopo; por ejemplo, el U238 no es fisionable por los neutrones térmicos, pero sí por los rápidos, aunque con pequeña sección eficaz. Normalmente, y a no ser que se hagan mayores precisiones, suele entenderse por isótopo fisionable cualquier nucleido que fisiona por la acción de los neutrones térmicos.

El único isótopo fisionable por neutrones térmicos que existe en la naturaleza es el uranio235. Se encuentra en una proporción del 0,711 por ciento en el uranio natural.

Hay otros isótopos fisionables que no existen en la naturaleza pero que pueden obtenerse artificialmente. Los principales son:

El uranio 233, que se obtiene por captura de un neutrón por un núcleo de torio 232. El núcleo intermedio formado sufre dos desintegraciones beta, dando lugar al mencionado U233.
El plutonio 239: Aunque han podido detectarse trazas de él, se considera que no es un isótopo natural. Se forma en la captura de un neutrón por un núcleo de U238, seguida de dos emisiones beta.
Menor importancia que los anteriores tiene el plutonio 241. Se forma por captura de un neutrón en el Pu-240, el cual procede, a su vez, de la captura de un neutrón por un núcleo de Pu 239.