เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ คือ วัสดุที่สามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในการกำเนิดพลังงานนิวเคลียร์ โดยทั่วไปเราจะใช้ยูเรเนียม -235 เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ แต่ยูเรเนียมในธรรมชาติไม่สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในโรงไฟฟ้าได้ทันที เราจึงต้องมีกระบวนการมากมายที่จะทำให้ได้มาซึ่งยูเรเนียม -235 ที่มีความเข้มข้นพอที่จะใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การทำเหมืองยูเรเนียม การถลุงและการทำให้บริสุทธิ์ การใช้งาน การเก็บรักษาในขั้นตอนสุดท้าย กระบวนการทั้งหมดก่อให้เกิดเป็น วัฎจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์