El combustible nuclear és el combustible utilitzat en la generació d'energia nuclear. Es tracta principalment d'urani, que pot ser natural o bé enriquit, és a dir urani al qual hom fa que la proporció d'isòtops radioactius sigui major. Amb l'urani "empobrit" resultant d'aquest procés hom pot fer un altre combustible anomenat MOX, que reutilitza aquest residu radioactiu però que és polèmic perquè conté també plutoni.
Altres núclids com ara el 238Pu es fan servir per produir relativament petites quantitats d'energia elèctrica als generadors termoelèctrics de radioisòtops, en altres tipus de piles atòmiques o com a component minoritari del combustible nuclear MOX. El plutoni presenta però greus problemes de proliferació d'armament nuclear.
Actualment tots els combustibles nuclears són núclids pesants inestables, que es poden fissionar amb relativa facilitat i que són radioactius, per a poder fer reaccions nuclears de fissió en cadena en reactors nuclears de fissió. Teòricament seria possible també fer reaccions nuclears de fusió en cadena, a reactors nuclears de fusió, amb combustibles com per exemple el deuteri o el triti. Tanmateix, a la pràctica això encara no és econòmica ni tècnicament viable i els costosos experiments són per ara força descoratjadors.[1][2]