В основному використовується плутоній-239 як паливо для живлення ядерних реакторів. Фактично він входить до складу МОКС-палива – суміші оксиду урану та плутонію. Поєднуючи Pu 239, що виробляється в ядерних реакторах, із збідненим ураном, МОКС можна використовувати для виготовлення однієї нової паливної збірки з кожних 8 використаних паливних збірок.
Плутоній був використовувався в кількох перших атомних бомбах і досі використовується в ядерній зброї. Повна детонація кілограма плутонію викликає вибух, еквівалентний понад 10 000 тонн хімічної вибухівки. Плутоній також є ключовим матеріалом у розвитку ядерної енергетики.
Плутоній, як правило, не зустрічається в природі. Мікроелементи плутонію містяться в природних уранових рудах. Тут він утворюється подібно до нептунію: шляхом опромінення природного урану нейтронами з наступним бета-розпадом. Однак насамперед плутоній є побічним продуктом атомної енергетики.
Плутоній-238 використовується як джерело тепла для отримання термоелектричної енергії для електронних систем супутників і для кардіостимуляторів. Плутоній-239 використовується переважно в ядерній зброї. Плутоній-239 і плутоній-240 є двома найпоширенішими побічними продуктами випробувань зброї.
Так, приватним особам заборонено володіти або володіти плутонієм і ураном у Сполучених Штатах без спеціального дозволу та ліцензії від Комісії з ядерного регулювання США (NRC) або інших відповідних федеральних відомств.
У металевій формі плутоній жовтий або оливково-зелений. Освітіть його ультрафіолетовим світлом і він світиться червоним. Коли плутоній вступає в контакт з іншими радіоактивними ізотопами, він випромінює сліпуче блакитне світло: світлове шоу, створене та живлене тим, що здається інертним, неживим металом.