本发明提供了一种铀的萃取分离方法，包括以下步骤：以2-乙基己基膦酸二（2-乙基己基）酯与有机溶剂混合形成的混合液作为有机相对含铀的原料液进行萃取，得到铀的萃取液；将所述铀的萃取液反萃后，得到含铀的溶液。本发明以2-乙基己基膦酸二（2-乙基己基）酯与有机溶剂混合形成的混合液作为有机相，在有机相中的分配比较高，并且萃取剂性能稳定、在水相中的溶解度较小。经过萃取分离，铀的纯度达到99.0～99.7%，收率达到98～99%，有效地分离了钍和稀土等杂质。