Il a été produit pour la première fois en 1940 par Glenn T. Seaborg, Edwin M. McMillan, Joseph W. Kennedy et Arthur C. Wahl de l'Université de Californie à Berkeley.

Ils ont bombardé de l'uranium avec des deutons (noyaux d'hydrogène lourds) dans un cyclotron pour produire du neptunium 238, qui s'est ensuite désintégré en plutonium 238.

Le plutonium n'est pas présent dans la nature, bien que des traces de plutonium 244 aient été détectées dans les minerais d'uranium.