ยูเรเนียมเฮกซาออกไซด์เป็นสารประกอบยูเรเนียม ที่ผิดปกติและเป็นไปได้ในทางทฤษฎี โดยที่อะตอมของยูเรเนียมจะยึดติดกับอะตอมของออกซิเจนหกอะตอม^{[ 1 ] [ 2 ]}บางแหล่งข้อมูลอ้างว่าจะเป็นตัวอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนของธาตุในสถานะออกซิเดชัน +12 ^{[ 1 ]}สำหรับการเปรียบเทียบ สถานะออกซิเดชันสูงสุดที่รู้จักคือ +9 สำหรับอิริเดียมในแคตไอออนIrO⁺ [ ^{3 ] [ 4 ]}การกำหนดสถานะออกซิเดชันนี้จำเป็นต้องมีการมีส่วนร่วมของอิเล็กตรอน 6p ของยูเรเนียมในฐานะอิเล็กตรอนวาเลนซ์ ข้อกล่าวอ้างนี้ถูกโต้แย้งโดยเอกสารฉบับต่อมา^{[ 2 ] ซึ่งกำหนดสูตรของสปีชีส์ทรงแปดเหลี่ยมเป็น O(–I) และ U(VI) แม้ว่าจะยอมรับว่าคำถามเกี่ยวกับ การ} ขยายเปลือกวาเลนซ์ของยูเรเนียมและแอคตินอยด์อื่นๆ นั้นซับซ้อน และอิเล็กตรอน 6p "กึ่งแกน" ของยูเรเนียมมีส่วนเกี่ยวข้องในระดับที่ไม่สามารถละเลยได้ในการ สร้าง พันธะของโครงสร้างเช่น UO

ยูเรเนียมเฮกซาออกไซด์คาดว่าจะมีสมมาตรแบบทรงแปดเหลี่ยมอย่างไรก็ตาม มีการศึกษาโครงสร้างรูปแบบอื่น ๆ ด้วย ในโครงสร้าง¹ O อะตอมของออกซิเจนเป็น ไอออน ออกไซด์ (O ²⁻ ) ใน โครงสร้าง ¹ D มี ไอออน เปอร์ออกไซด์ สาม ไอออน ( O )^{2− มี ออกซิเจนออกโซ 2 อะตอมและ} ซูเปอร์ออกไซด์ 2 คู่( O )⁻ ) รูปทรงแปดเหลี่ยมได้รับการคำนวณว่ามีพลังงานต่ำกว่ารูปทรงเรขาคณิตอื่นๆ แม้ว่าจะยังคงคาดการณ์ว่าเป็นจุดต่ำสุดของพลังงานเฉพาะที่ก็ตาม^{[ 2 ]}