Самое известное военное применение обедненного урана – в сердечниках бронебойных снарядов. При сплавлении с 2 % Mo или 0,75 % Ti и термической обработке (быстрая закалка разогретого до 850 °C металла в воде или масле, дальнейшее выдерживание при 450 °C в течение пяти часов) металлический уран становится тверже и прочнее стали (прочность на разрыв больше 1600 МПа, притом что у чистого урана она равна 450 МПа). В сочетании с большой плотностью это делает закаленную урановую болванку чрезвычайно эффективным средством для пробивания брони, аналогичным по эффективности более дорогому вольфраму. Процесс разрушения брони сопровождается измельчением в пыль урановой болванки и воспламенением ее на воздухе с другой стороны брони. Около 300 т обедненного урана остались на территории Ирака после операции «Буря в пустыне». По оценке ВЯА, потребление обедненного урана вне атомной отрасли составляет около 1000 т в год (данные по состоянию на конец 2010 г.).