二氧化（
铀 dioxide、uranous oxide）是铀的
氧化物。分子式UO2，是轻水反应堆（包括压水堆、沸水堆）中广泛使用的核燃料。
二氧化铀具有
熔点高、高温稳定性好、抗辐照能力强、抗腐蚀性好、在辐照下尺寸变化小等特点。其主要缺点是导热性能相对较差。
二氧化铀是离子型—
萤石型
晶体，呈碱性，通常为
红棕色。其熔点为2865±15℃，
沸点约3500℃，分子量270.03，理论密度10.98g/cm3。二氧化铀不溶于水，在强酸中可溶，
硝酸能氧化为
硝酸双氧铀。由于具有放射性和半导体性质，
电阻率随温度升高而下降。在核工艺中，它是一种重要的中间物质。可通过用
氢气还原
三氧化铀或八化三铀的方法制备，也可通过三
碳酸铀
酰胺的方法得到。二氧化铀被广泛应用于制造核燃料元件以及生产
四氟化铀等领域。
二氧化铀是铀-氧体系中的热力学稳定态之一，
立方晶系，面心立方结构（
萤石型，空间群Fm3m），a=547pm，相对密度10.952。在100℃下，二氧化铀的热导率为0.09W/cm·℃，在室温下可与
盐酸、
硫酸、
硝酸缓慢反应，易溶于硝酸。它不溶于水和碱，但溶于含
过氧化氢的碱或
碳酸根溶液，生成过
铀酸盐，在室温下较稳定，加热至200℃以上500℃以下时被氧化为UO3，500℃以上被氧化成U3O8。
二氧化铀是常用于轻水堆、
重水堆和快中子增殖堆的铀燃料形式，它是一种稳定的陶瓷燃料。在铀工艺中，二氧化铀是一种重要的中间产物，是干法生产
四氟化铀的原料。
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。二氧化铀在强酸中易溶，
硝酸能将它氧化为
硝酸双氧铀，为离子型—
萤石型
晶体，呈碱性。
二氧化铀不溶于水，极易和硝酸反应生成硝酸铀酰，还能和
二氧化钚以任意比例混合。常温下
热传导率为10W/mK，1000℃时的热传导率为4W/mK。二氧化铀的
电阻率随温度升高而降低。因二氧化铀
熔点高，所以通常被用作反应堆的核燃料。二氧化铀被烧结成直径和长度都是1厘米左右的圆柱体，串联起来放入中空的锆合金燃料棒内部。最后以8x8根燃料棒一组排列成正方形，六角形或圆形构成反应堆的堆芯。二氧化铀是天然
铀矿中最主要的成分，通过化学反应和离心机可以得到高纯度的二氧化铀。同时还可以通过乏燃料的再处理得到二氧化铀。
摄氏度700度时
三氧化铀可以和
氢气发生反应生成二氧化铀和水。