ウラン鉱石中にわずかに含まれていることが知られる以前は、完全な人工元素と考えられていた。超ウラン元素で、放射性元素でもある。プルトニウム239、241その他いくつかの同位体が存在している。半減期はプルトニウム239の場合約2万4000年（アルファ崩壊による）。比重は 19.8 で、金属プルトニウムは、ニッケルに似た銀白色の光沢を持つ、大変重い金属である（結晶構造は単斜晶）。融点は639.5℃、沸点は3230℃（沸点は若干異なる実験値あり）。硝酸や濃硫酸には不動態となり溶けない。塩酸や希硫酸などには溶ける。原子価は、3価〜6価（4価が最も安定）。金属プルトニウムは、特に粉末状態において自然発火する事がある。塊りの状態でも、湿気を含む大気中では自然発火する事があり、過去のプルトニウム事故の多くが、この自然発火の結果とされている。プルトニウムとその化合物は人体にとって非常に有害である。プルトニウムはアルファ線を放出するため、体内、特に肺に蓄積されると強い発癌性を示す。 原子炉において、ウラン238が中性子を捕獲してウラン239となり、それがベータ崩壊してネプツニウム239になり、更にそれがベータ崩壊してプルトニウム239ができる（原子炉内では他のプルトニウム同位体も多数できる）。ウラン238は天然に存在するのでネプツニウム239とプルトニウム239は極微量ながら天然にも存在する。また半減期が約8000万年とプルトニウム同位体の中では最も長いプルトニウム244も極微量天然に存在する。なお、プルトニウム239および240とそれらの放射壊変物の飛沫の吸引はWHOの下部機関IARCより発癌性があると (Type1) 勧告されている。 プルトニウムは核兵器の原料や、プルサーマル発電におけるMOX燃料として主に使用されるが、他の用途としては人工衛星の電源として原子力電池として使用されたこともある。