El plutonio se forma naturalmente en el corazón de una estrella que experimenta una supernova, junto con prácticamente todos los elementos pesados del universo. No se encuentra en la Tierra debido a su inestabilidad. El isótopo más estable del plutonio natural tiene una vida media de tan solo 82,000,000 años y se agota mucho antes de que pueda ser absorbido por la formación planetaria. Sin embargo, los humanos han podido crear plutonio artificialmente.
La primera muestra de plutonio que los humanos produjeron fue hecha en la Universidad de California en 1941. Investigadores de la universidad bombardearon una muestra de uranio-238 con núcleos de helio hasta que formaron neptunio-238. Este isótopo tiene una vida media corta. En unos pocos días, la muestra se había desintegrado en plutonio-238.
Después de la Segunda Guerra Mundial, los Estados Unidos extrajeron plutonio de las barras de combustible de uranio gastadas a escala industrial. El plutonio-239 es particularmente útil para las armas y la producción de energía civil. Este trabajo duró décadas hasta la década de 1970, cuando el presidente Ford emitió una orden ejecutiva para suspender la producción de plutonio en instalaciones civiles por temor a la proliferación nuclear. Varias naciones, como Francia, Japón y Rusia, tienen inversiones sustanciales en el reprocesamiento a gran escala y han seguido produciendo plutonio a partir del uranio gastado. El plutonio se puede utilizar para producir armas nucleares y generar energía nuclear.