硝酸铀酰 （UO2(NO3)2），是一种易溶于水的黄色固体，有放射性。它的相对摩尔质量为394.04 g/mol（无水）。水合物为黄绿色的 六水合硝酸铀酰（UO2(NO3)2.6H2O），水合物结晶具摩擦发光（triboluminescent）性质。

硝酸铀酰可由铀盐和硝酸反应制备。它可溶于水、乙醇、丙酮和乙醚，但不溶于苯、甲苯和氯仿。

在19世纪前叶，许多感光金属盐已选为摄影过程的候选材料，硝酸铀酰也在其中。以硝酸铀酰为材料作的相纸因此被称为uranium prints，urbanities或更普遍的uranotypes。

苏格兰人小查尔斯·柏奈特（J. Charles Burnett）是第一个发明铀摄影过程的人，在1855年和1857年，用这种化合物作为感光材料。他在1858年写了一篇文章，比较利用铀盐和氧化铁摄影。让铀离子接受两个电子和降低至较低氧化态的铀(IV)的过程的关键是照射紫外线。Uranotypes在影像中，从一个较为中性的(neutral)红棕色(brown russet)到强bartolozzi红，有很长的色调等级(tone grade)。有残留化合物的相纸上具有轻微的放射性，这可以作为一个识别它们的非破坏性方法。其他几个使用化合物的更复杂的摄影过程，出现并消失在第二个世纪的后半期，例如 Wothlytype、Mercuro-Uranotype 和Auro-Uranium。至少到19世纪未，有关铀的论文被商业化的大量制造，而实质上有较高敏感性和实用性优点的卤化银却渐渐消失。不过1930年到1950年之间，Kodak Books仍然记载着使用醋酸铀酰的铀碳粉 (Kodak T-9)。现在仍有一些alternative process的摄影师包括艺术家Blake Ferris & Robert Schramm继续以uranotype创作。

与醋酸铀酰（uranyl acetate）混合，在电子显微镜检测中可以用来作为病毒的负染色；稳定组织样本切片的核酸和细胞膜。

硝酸铀酰在1950年代时用于燃料水溶液均匀反应堆（Aqueous Homogeneous Reactor）中。但是，它被证明在此应用中太过于具有腐蚀性，因此中止了这个试验。

硝酸铀酰在核废料再处理中扮演重要的角色；它是将核燃料棒或黄饼溶解于硝酸中所产生的铀化合物， 可以进一步分离和制备六氟化铀，再以同位素分离（isotope separation）制备浓缩铀。

硝酸铀酰是一种氧化性和高毒性化合物，所以不能进入人体；它会引发严重的肾功能不全和急性肾小管坏死（acute tubular necrosis），且是一种淋巴球有丝分裂原（mitogen）。靶器官包括肾、肝、肺及脑部。当加热或遭受冲击而接触氧化性物质时，它也会引发剧烈的大火与爆炸。

1999年9月30日，日本发生东海村JCO临界意外，即在处理硝酸铀酰的过程意外造成临界状态发生，近距离的三名工作人员中，有两人因接受到致死量的中子射线辐射而死亡。