铀在不同情况下，可以生成U（Ⅲ）到U（Ⅵ）的各种铀化合物，其中最稳定的是U（Ⅵ）的化合物，其次是U（Ⅳ）的化合物。主要化合物有：氧化物、氟化物、碳化物、硅化物。
氧化物铀的重要氧化物有UO2、U4O9、U3O8、UO3和UO4，其中最稳定的是U3O8，其次是UO2。
二氧化铀UO2二氧化铀是深褐色粉末，密度为10.96克/厘米3，熔点2878℃。二氧化铀具有半导体性质，电阻率随温度升高而下降。由于二氧化铀具有受强辐照时不发生异性变形、在高温下晶格结构不变、不挥发和不与水发生化学反应等特性，已广泛用于制造反应堆燃料元件。
二氧化铀在室温下较稳定，但在空气中加热到200℃以上时会氧化成八氧化三铀。二氧化铀在高温下能与氟化氢、氟化铵等作用生成四氟化铀，溶解在过氧化氢的碱溶液中，生成过氧铀酸盐。二氧化铀可用金属热还原法还原成金属铀，还原剂常用钙和镁。
具有工业意义的二氧化铀制备方法有两种：
1.高温还原法。三氧化铀或八氧化三铀在800℃～900℃与氢进行还原反应而得；或用氨作还原剂，在550℃也可制得二氧化铀。
2.热分解法。重铀酸铵、三碳酸铀酰铵及草酸铀酰等铀盐，在隔绝空气的情况下热分解，生成三氧化铀，分解产生的还原性气体，可进一步将三氧化铀还原成二氧化铀。分解温度约为450℃，还原温度为650℃～800℃。
三氧化铀UO3三氧化铀随着生成条件不同，具有无定形和多种晶体结构，至少有六种晶体异构体，并各具有不同的特性。其颜色通常为橙色，随着晶体结构不同，颜色也不同。
几乎所有的铀酰盐、铀酰铵复盐、铀酸铵盐在空气中煅烧，都可生成三氧化铀。工业上最常用的制备方法是三碳酸铀酰铵、硝酸铀酰、重铀酸铵及铀的水合过氧化物在400℃下热分解。
八氧化三铀U3O8八氧化三铀粉末的颜色随制备的温度不同而呈橄榄绿、墨绿，有时呈黑色。三氧化铀在温度大于500℃时，即可转化为八氧化三铀。重铀酸铵在800℃热分解也可得到八氧化三铀。
氟化物已发现的氟化物有UF3、U4F17、U2F9、UF5和UF6。UF3不挥发。UF6是惟一稳定而易挥发的铀化合物，在气体扩散法分离铀同位素的工艺中，占有重要地位。四氟化铀则是生产金属铀工艺中的重要化合物。
四氟化铀UF4四氟化铀呈翠绿色，又称绿盐。四氟化铀很稳定，在800℃才与氧反应，在250℃～400℃与氟反应生成六氟化铀，在高温下碱金属或碱土金属能将其还原成金属铀。四氟化铀的制法有两种：①湿法，在酸性溶液中，将六价铀还原成四价，再与氢氟酸作用，生成四氟化铀沉淀；在低于100℃时，在真空或惰性气体气氛中，用氢氟酸处理二氧化铀，也可得四氟化铀，称为低温氟化法。上述两种方法所得的四氟化铀都是水合物。②干法，二氧化铀和氟化氢在500℃～700℃可转化为四氟化铀；用氟里昂作氟化剂时，由于它具有还原性，也可以三氧化铀为原料制得四氟化铀。稍加入些氧，反应即不产生光气；以氢、氯化氢、三氯乙烷、四氟化碳等为还原剂，在高温下也可将六氟化铀还原为四氟化铀，此法也具有工业意义。
六氟化铀UF6六氟化铀是近于白色的粉末，容易挥发，已广泛用于气体扩散法分离铀同位素。六氟化铀不很活泼，在一般条件下不与氧、氢或氯反应；与氢在300℃以上才发生反应，反应缓慢；与水反应剧烈，生成UO2F2和HF，并释放出大量热。六氟化铀是强氟化剂和氧化剂，它可使镍合金腐蚀形成氟化膜而抗腐蚀，还可与多数有机物起氟化反应。制备六氟化铀可用粉末状四氟化铀在约300℃与氟反应。
铀酸盐单铀酸盐和多铀酸盐（又称重铀酸盐）统称铀酸盐。单铀酸H2UO4形成的盐具有M3UO4通式，M是一价金属阳离子，铀呈六价。单铀酸在空气中与碱金属氧化物、碳酸盐或乙酸盐一起加热，可得单铀酸盐。多铀酸盐中重要的是重铀酸铵，在铀工业中是回收铀的重要中间产品，俗称黄饼。重铀酸铵的制法，在工业上是将氨水加入到硫酸铀酰或硝酸铀酰溶液中，即可生成重铀酸铵沉淀。重铀酸铵的分子式过去一直认为是（NH4）2U2O7，近来研究表明，它是三氧化铀－氨－水的三元体系，随沉淀生成的pH等条件的不同，三元组成也不同。
氢化铀UH3氢化铀是实验室中由铀制备大部分铀化合物的中间产物。块状金属铀在250℃时与氢迅速反应，生成黑色粉末状氢化铀，温度高于400℃时，氢化铀开始分解，可得高活性细粉末状的铀。这种铀特别适于合成铀的化合物，这是氢化铀最主要的用途。
铀的碳化物和硅化物铀的碳化物具有独特的金属传导性，其熔点和硬度都很高，适于做核燃料。共有三种碳化铀：UC、U2C3和UC2。UC和分散在石墨中的UC2，是高温反应堆使用的核燃料形式。将氢化铀分解而得的细铀粉末与甲烷作用，在650℃生成UC，在950℃以上生成UC2。也可用碳还原氟化铀，然后用真空电弧熔化及浇铸而得UC。
铀的硅化物主要是硅化铀U3Si，它的密度高（15.6克/厘米3），寄生中子吸收截面低，同时对水有良好的耐腐蚀性。初步辐照试验已证明，它是一个潜在的有用的核燃料。硅化铀可用真空感应炉熔化铀和硅制得，由于其组成范围很窄，实际上很少得到单相合金，往往含有过量的铀或U3Si2。