En anrikning av uran kan resultera i framställningen av bränsle till en kärnreaktor eller, vid fortsatt anrikning, kärnvapen. Iran har konsekvent hävdat att dess kärntekniska program endast har ett civilt syfte. Kontroversen gällande det iranska kärntekniska programmet ligger närmast i skilda uppfattningar huruvida man mött de förpliktelser man enligt NPT förbundit sig till. Den Högste Ledaren Khamenei utfärdade 2005 en fatwa där framställandet av kärnvapen förbjöds
Iran har alltsedan 2006 stått under internationellt tryck för en nedläggning av sitt kärnenergiprogram, grundat på misstankar om att det även har ett vapensyfte. FN:s säkerhetsråd antog den 31 juli 2006 resolution 1696 som öppnar vägen för sanktioner mot Iran. Resolutionen krävde ett stopp av anrikningen av uran, vilket Teheran inte gick med på. I december 2006 antogs resolution 1737 och sanktioner infördes mot handel med kärntekniskt relaterad teknologi, samtidigt som tillgångar frystes för iranska företag och personer kopplade till det kärntekniska programmet. Ytterligare resolutioner antogs under 2007 (resolution 1747) och 2008 (resolution 1803 och 1835). Sammanlagt tre resolutioner har i dagsläget medfört sanktioner mot Iran.
I september 2009 lät Iran offentliggöra en tidigare okänd anrikningsanläggning utanför Qom. Omvärlden reagerade starkt och IAEA riktade skarp kritik mot Iran för att regeringen mörklagt konstruktionen av denna anläggning. Den 27 november 2009 antog IAEA en resolution där ett stopp av Qom projektet och ett garanterande att inga fler hemliga anläggningar existerar krävdes. För att få bättre insyn försöker man nu förmå Iran att skicka sina lager av låganrikat uran utomlands för vidare anrikning, men än så länge har förhandlingar gällande detta gått i stå. Vid årsskiftet löpte tidsfristen ut för det förslag till uppgörelse som IAEA lagt fram, och i dagsläget pågår diskussioner om ytterligare skärpta sanktioner i FN’s säkerhetsråd.
Irans viktigaste anrikningsfacilitet ligger i Natanz, omkring 260 kilometer sydöst om Teheran, och minst nio andra anläggningar kopplade till det kärntekniska programmet finns. President Ahmadinejad annonserade i november 2009 att ytterligare tio anläggningar skall byggas. Platser för fem av dessa är redan utsedda, och alla de tio anläggningarna planeras vara färdigställda inom 15 år.