Ещё в древнейшие времена природный оксид урана использовался для изготовления жёлтой посуды. Так, возле Неаполя после извержения Везувия найден осколок жёлтого стекла, содержащий 1 % оксида урана и датируемый 79 годом н. э.

Первая важная дата в истории урана — 1789 год, когда немецкий натурфилософ и химик Мартин Генрих Клапрот восстановил извлечённую из саксонской руды настурана золотисто-жёлтую «землю» до чёрного металлоподобного вещества. В честь самой далёкой из известных тогда планет (открытой Гершелем восемью годами раньше) в 1781 г. Клапрот, считая новое вещество элементом, назвал его ураном.

Пятьдесят лет уран Клапрота числился металлом. Только в 1841 году французский химик Эжен Пелиго доказал, что, несмотря на характерный металлический блеск, уран Клапрота не элемент, а оксид UO2.
В 1840 году Пелиго удалось получить простое вещество уран — тяжёлый металл серо-стального цвета — и определить его атомный вес.

Следующий важный шаг в изучении урана сделал в 1874 году Д. И. Менделеев. Опираясь на разработанную им периодическую систему, он поместил уран в самой дальней клетке своей таблицы. Прежде атомный вес урана считали равным 120. Менделеев удвоил это значение. Через 12 лет его предвидение было подтверждено опытами немецкого химика Циммермана.
В 1804 году немецкий химик Адольф Гелен открыл светочувствительность раствора хлорида уранила в эфире; это свойство французский изобретатель Абель Ньепс де Сен-Виктор в 1857 году пытался использовать в фотографии, однако обнаружил, что соли урана испускают некое невидимое излучение, экспонирующее светочувствительные материалы; на тот момент это наблюдение осталось незамеченным.В 1896 году, исследуя уран, французский учёный Антуан Анри Беккерель случайно открыл радиоактивный распад.

В это же время французскому химику Анри Муассану удалось разработать способ получения чистого металлического урана. В 1899 году Эрнест Резерфорд обнаружил, что излучение урановых препаратов неоднородно, что есть два вида излучения — альфа- и бета-лучи. Они несут различный электрический заряд; далеко не одинаковы их пробег в веществе и ионизирующая способность.

В мае 1900 года, Поль Вийяр открыл третий вид излучения — гамма-лучи.Резерфорд провёл в 1907 году первые опыты по определению возраста минералов при изучении радиоактивных урана и тория на основе созданной им совместно с Фредериком Содди теории радиоактивности.Схема деления 235UВ 1938 году немецкие физики Отто Ган и Фриц Штрассман открыли непредсказанное явление, происходящее с ядром урана при облучении его нейтронами. Захватывая свободный нейтрон, ядро изотопа урана 235U делится, при этом выделяется (в расчёте на одно ядро урана) достаточно большая энергия, в основном в виде кинетической энергии осколков и излучения. Данное открытие явилось истоком как мирного, так и военного использования внутриатомной энергии.

В 1939—1940 годах Ю. Б. Харитон - химик и физик-ядерщик и его ассистент - Я. Б. Зельдович впервые теоретически показали, что при небольшом обогащении природного урана ураном-235 можно создать условия для непрерывного деления атомных ядер, то есть придать процессу цепной характер.

Впервые в СССР цепная ядерная реакция показана в 1941 году. Уран - основной компонент начинки для атомных бомб, глубинных морских бомб, морских мин. 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне в Казахстане была успешно испытана первая атомная советская бомба. 2 декабря 1942 года в США была экспериментально доказана гипотеза о возможности процесса превращения урана в плутоний.