Neptunium war das erste transuranische Element, das synthetisiert wurde. In der Natur tritt es nur als Spuren-Neutronenaktivierungsprodukt in Uranerzen auf; industriell wird es hauptsächlich als Nebenprodukt der Reaktorbestrahlung von Uranbrennstoff abgetrennt. Sein stabilstes Isotop, Neptunium-237, hat eine Halbwertszeit von etwa 2,14 Millionen Jahren. Es ist intensiv radioaktiv und hat keine praktische Verwendung im Konsum- oder Industriemaßstab. Heute wird Neptunium vor allem in der Forschung zur Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen und zur Entsorgung radioaktiver Abfälle untersucht, wo es das repräsentative langlebige Minoractinid ist, mit dem das langfristige radiologische Risiko hochradioaktiver Abfälle bewertet wird; zudem gibt es begrenzte Untersuchungen zur Möglichkeit, Neptunium-238 als weltraumgestützte Radioisotopen-Wärmequelle einzusetzen.
Neptuniumverbindungen wie Neptuniumdioxid (NpO2) und Neptuniumhexafluorid (NpF6) werden nur in Spurenmengen in Laboratorien zur Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen und in radiochemischen Laboren hergestellt, wo sie in Actinidentrennverfahren und Untersuchungen thermodynamischer Eigenschaften verwendet werden; sie gelangen nicht in Konsumprodukte.
