“濃縮”術語的使用涉及旨在提高某一元素特定同位素丰度的同位素分離過程，例如從天然鈾生產濃縮鈾或從普通水生產重水。濃縮設施分離鈾同位素的目的是提高鈾-235相對於鈾-238的相對丰度或濃度。

氣體擴散法——這是商業開發的第一個濃縮方法。該工藝依靠不同質量的鈾同位素在轉化為氣態時運動速率的差異。在每一個氣體擴散級，當高壓六氟化鈾氣體透過在級聯中順序安裝的多孔鎳膜時，其鈾-235輕分子氣體比鈾-238分子的氣體更快地透過多孔膜壁。這種泵送過程耗電量很大。已透過膜管的氣體隨後被泵送到下一級，而留在膜管中的氣體則返回到較低階進行再迴圈。

氣體離心法——在這類工藝中，六氟化鈾氣體被壓縮透過一系列高速旋轉的圓筒，或離心機。鈾-238同位素重分子氣體比鈾-235輕分子氣體更容易在圓筒的近壁處得到富集。在近軸處富集的氣體被匯出，並輸送到另一臺離心機進一步分離。隨著氣體穿過一系列離心機，其鈾-235同位素分子被逐漸富集。與氣體擴散法相比，氣體離心法所需的電能要小很多，因此該法已被大多數新濃縮廠所採用。

還有氣體動力學分離法、鐳射濃縮法、同位素電磁分離法、化學分離法、等離子體分離法。迄今為止，只有氣體擴散法和氣體離心法達到了商業成熟程度。