Doğal olarak plütonyum, süpernovaya maruz kalan bir yıldızın kalbinde, evrendeki ağır elementlerin neredeyse tamamı ile oluşur. Kararsızlığı nedeniyle Dünya'da bulunmaz. Doğal olarak oluşan plütonyumun en stabil izotopu, sadece 82.000.000 yıllık bir yarı ömre sahiptir ve gezegen oluşumuna alınmadan önce çok iyi tükenmiştir. Ancak, insanlar yapay olarak plütonyum yaratabildiler.
Üretilen ilk plütonyum insan örneği 1941'de Kaliforniya Üniversitesi'nde yapıldı. Üniversitedeki araştırmacılar, neptunyum-238'i oluşturana kadar helyum çekirdeği olan bir uranyum-238 örneği bombaladı. Bu izotopun yarı ömrü kısa. Birkaç gün içinde numune plütonyum-238'e bozunmuştu.
II. Dünya Savaşı'ndan sonra, Birleşik Devletler endüstriyel ölçekte ölçülen uranyum yakıt çubuklarından plütonyum çıkardı. Plütonyum-239 özellikle silahlar ve sivil enerji üretimi için kullanışlıdır. Bu çalışma, Başkan Ford’un sivil tesislerde plütonyum üretimini nükleer yayılma korkusuyla askıya almak için bir yönetici emri çıkardığı 1970’li yıllara kadar sürdü. Fransa, Japonya ve Rusya gibi birçok ülke büyük ölçekli yeniden işleme konusunda önemli yatırımlara sahip ve harcanan uranyumdan plütonyum üretmeye devam ediyor. Plütonyum nükleer silah üretmek ve nükleer enerji üretmek için kullanılabilir.
