現在，化學元素周期表中一共有109種化學元素，排在第92號元素鈾以後的元素稱為超鈾元素。迄今發現的絕大部分超鈾元素，都是人工合成的放射性元素。
20世紀30年代初，化學元素周期表中最後一個元素是鈾。
1934年，意大利出生的美籍物理學家費米提出，鈾不是元素周期表的終點，應當有原子序數大於92的超鈾元素。
1940年，美國科學家麥克米倫等利用中子照射氧化鈾薄片，發現了第一個人工合成的超鈾元素——第93號元素鎿，從此開始了人工合成超鈾元素的新時代。
緊接著，美國化學家西博格又發現了第94號元素鈈，麥克米倫和西博格兩人都因對超鈾元素的發現和研究而榮獲1951年度的諾貝爾化學獎金。
後來，科學家們發現，鎿和鈈在自然界中也有存在，主要是在鈾礦中。然而，天然鈾礦中的鎿和鈈含量微乎其微，供研究和應用的全部超鈾元素幾乎都由人工方法合成。
人工合成超鈾元素的主要途徑有兩大類核反應。一類是中子俘獲反應，它以鈾原子核為起始核，利用一次或幾次俘獲中子的核反應，再經過一次或幾次β衰變，使鈾原子核所帶的正電荷，即核電荷——原子序增加1或幾，從而獲得超鈾元素。例如，在原子核反應堆中鈾核經中子長期照射，逐步俘獲中子並進行β衰變後生成鈈，再以鈈製備镅、鋦、鐦等，直至生成100號元素镄。
另一類是帶電粒子核反應。由加速器產生的高能粒子轟擊作為靶子的元素（靶元素），形成激發態的複合核，然後通過蒸發失去一定數目中子即可得到比靶元素更重的元素。早期合成超鈾元素研究中，多用加速的α粒子等較輕粒子轟擊相應的靶元素。但由於無法生產出可稱量的超過100號的元素，所以102號以後的元素，都是選擇適當重量的較重離子（如碳、氧、氖等）來轟擊作為靶的重元素。例如，1970年，美國用加速到85兆電子伏的高速氮－15核轟擊60微克作為靶元素的鐦－249核，得到105號元素。
通過人工方法合成超鈾元素，原子序越大，自發裂變幾率越大，半衰期越短。例如，101號元素鍆同位素中半衰期最長的56天，而106和107號元素的半衰期不足1秒，這就給更重的元素合成和鑒定帶來嚴重困難。目前，世界上人工合成超鈾元素每年產量，鈈為幾噸，鎿、镅、鋦為數十公斤，96號以後的元素更少，每年全世界人工合成的98號元素鐦僅有數十克。對原子序大於100的元素，人工合成產物低得可憐，一次實驗往往隻能產生幾十個甚至幾個原子。例如，1955年第一次合成101號元素鍆時，用加速的高能α粒子轟擊第99號元素鎄－253核，3個小時才產生1個鍆－256原子。好在科學家們已經發明了高度靈敏的輻射探測儀器並掌握了非常高超的輻射探測技術，他們在儀器上安裝了一個警鈴，隻要有一個鍆原子生成，它衰變時放射出的標識輻射就會使警鈴發出很響的聲音，證明鍆原子的存在。
1982年，聯邦德國達姆斯塔特國立重離子研究實驗室用加速器進行合成新元素試驗，他們以鐵－58為子彈，以鉍－209為靶子，用鐵－58轟擊鉍－209。由於兩種原子核發生聚變反應的機會很小，幾率僅為十萬億分之一，即10－14，科學家們進行了長時間耐心地實驗，經過一個星期的等待，最後才合成了109號元素的1個原子。
從1940年以來，全世界已經用人工合成的方法，製得了從93號到109號的17種超鈾元素、160多種同位素。其中，第99號元素鎄和第100號元素镄，都是1952年美國在比基尼島上進行熱核實驗（氫彈爆炸）中獲得的。在人工合成超重元素方麵，美國、前蘇聯和歐洲科學家做出的貢獻最多。1964年，前蘇聯報道合成了104號元素；1969年，美國也報道合成了104號元素；1967年，前蘇聯報道合成了105號元素；1970年，美國也報道合成了105號元素。前蘇聯和美國分別為這兩個元素命名，引起激烈爭論。後來，國際純粹和應用化學聯合會（無機化學命名委員會）規定從103號以後的元素命名，以拉丁文和希臘文數詞連接起來，加詞尾表示，元素符號采用各數詞第一個字母連接起來表示。從此，元素命名就不再爭論了。