주기율표 제3족에 속하는 악티늄 원소. 93번 원소인 넵투늄이 발견되었을 때 이미 94번 원소로서 그 존재가 예상되었으나 그 당시는 이것을 관찰할 수가 없었다. 1940년 캘리포니아대학의 G.T.시보그, G.T.맥밀런 등에 의해서, 사이클로트론으로 우라늄 238을 중수소(重水素)로 충격하여 만든 넵투늄 238의 베타붕괴에서 질량수 238인 동위원소가 처음으로 만들어졌다.

이 신원소는 태양계의 행성인 명왕성(Pluto)의 이름을 따서 플루토늄이라고 명명되었다. 이것은 92번 원소인 우라늄과 93번 원소인 넵투늄이 각각 천왕성(Uranus)·해왕성(Neptune)의 이름을 땄기 때문에, 이들에 계속된다는 것을 뜻한다. 그 후 동위원소의 질량수는 232부터 246까지 15개가 확인되었으며, 모두 방사성이다. 이들 중 242의 반감기(半減期)가 가장 길어 3.79×105년이다.

 <존재> 이전에는 천연으로는 존재하지 않는 것으로 생각하였으나, 1942년 시보그와 M.L.펄먼 등에 의해서 우라늄광석 속에 미량이 함유되어 있다는 것이 확인되었다. 이것은 광물 속에서 238U이 중성자를 흡수하기 때문에 생성된 것으로 생각된다. 이 반응은 238U이 들어 있는 원자로 속에서도 일어나는데, 플루토늄의 인공제조법으로서 중요하다.

화학적으로는 플루오르화플루토늄(III)을 고온에서 칼슘금속에 의해서 산화시킨다. 핵분열 생성물인 우라늄이나 넵투늄으로부터 분리시키는 데는 용매추출법·이온교환수지법·침전법 등이 사용된다.

 <성질> 은백색 금속이며, 반응성이 풍부하다. 공기 중에서 고온이 되면 상당히 빨리 산화가 진행된다. 할로겐과는 직접 반응하여 할로겐화물을 만든다. 염산, 85 %의 인산, 진한 트리클로로아세트산 등에는 녹지만, 진한 황산의 작용은 받지 않는다. 또 알칼리 용액에도 작용하지 않는다. 원자가는 ＋3,＋4,＋5,＋6가인데, 이 중에서 ＋3가가 가장 안정하다.

 <용도> 239Pu는 핵분열 생성물로서 중요한 원자에너지원(源)이며, 또 원자폭탄이나 수소폭탄의 주재료(主材料)로도 사용된다. 이 밖에 중성자원(中性子源)이나 중성자계수기 등에도 사용된다.