اصلیترین کاربرد سانتریفیوژهای اتمی در صنعت هستهای، غنیسازی اورانیوم برای تولید سوخت هستهای است. در این فرآیند، ایزوتوپ اورانیوم-۲۳۵ (U-235) که برای سوخت هستهای استفاده میشود، از ایزوتوپ اورانیوم-۲۳۸ (U-238) جداسازی میشود. سانتریفیوژهای اتمی به دلیل توانایی بالا در جداسازی ایزوتوپها، برای این فرآیند بسیار مناسب هستند.