W procesie wzbogacania wykorzystuje się różnicę w ciężarze izotopów: rozszczepialnego 235U i nierozszczepialnego 238U. Najpierw przemienia się uran za pomocą fluoru w gaz, sześciofluorek uranu (UF6). Do rozdzielenia obydwu izotopów uranu można wykorzystać jedną z metod.

W metodzie kanalikowej przepuszcza się UF6 z dużą prędkością przez drobne kanaliki o kształtach półkolistych. Występująca siła odśrodkowa wypycha składową gazu zawierającą 238U ku obrzeżom toru, co umożliwia oddzielenie jej od składowej gazu zawierającej lżejszy 235U. Oczywiście w ten sposób nie jest możliwe całkowite rozdzielenie obydwu izotopów. Jeśli jednak połączy się wiele opisanych tu układów w tzw. kaskadę, to otrzyma się w rezultacie gaz zawierający wystarczającą koncentrację atomów 235U.

W metodzie dyfuzyjnej przepuszcza się gaz UF6 przez przegrody półprzepuszczalne. Lżejsza składowa z 235U dyfunduje przez pory przegród szybciej niż cięższa z 238U. Prowadzi to także do częściowego rozdziału składowych.

W metodzie wirówkowej wiruje się gaz w bardzo szybkiej centryfudze. Siła odśrodkowa przyciska składową cięższą silniej do ściany, wobec czego koncentracja lżejszego 235U w środkowej części wirówki wzrasta. Również i tu osiągamy rozdział 235U i 238U, choć konieczne jest połączenie wielu układów szeregowo, by uzyskać pożądane wzbogacenie.

Wzbogacony tlenek uranu zostaje następnie sproszkowany i sprasowany do postaci pastylek. Wzbogacanie paliwa przeprowadzane jest w specjalnych zakładach, przede wszystkim w Zakładach Przemysłowych U-1 mieszczących się w Strefie "0".