有多重目的，其重要性随着时代变化而起伏。起初，核燃料再处理的唯一目的是分离可以用于制造原子弹的钚。随着核电站的普及，乏燃料越来越多，于是钚被作为核燃料用于热中子堆。含有钚的混合氧化物核燃料能够产生更多的电力，同时还能够消耗一部分钚。 占乏燃料绝大部分的再处理铀可以用于快中子增殖反应堆。理论上，快中子堆还可以燃烧锕系元素。但是在铀价低廉的时代，快中子堆商业化面临很多困难。核燃料再处理可以减少高放射性废物的体积，但却不能减低其放射性和衰变热。因此，核燃料再处理无法消除陆地埋藏核废料的必要性。政治上，核燃料再