相对论效应和电子结构的复杂性使铀化合物的精确理论计算迄今仍是计算量子化学的一个尚未解决的难题。核能和核科技的发展要求迅速改变铀化学研究上理论严重落后于实验的现状,将感性认识提升到理性。因此寻找解决这一困难的有效途径具有重要的学术意义和应用背景。本论文以与核化工以及核环境科学有密切联系、并在基础研究中备受关注的铀化合物若干重要性质为切入点,从基于波函数的高精度Post-HF方法和密度泛函理论（DFT）方法两方面探索了准确和高效地计算铀化合物关键性质的量子化学计算方案。在Post-HF方法方面,本论文综合运用相对论有效芯势,多组态自洽场和RASSI旋轨校正等多种方法构建了一套适用于小分子铀化合物激发态计算的可行方案。成功地计算了UN₂、NUO⁺和UF₆的低激发态能量和跃迁特性,以及UN₂和NUO⁺低激发态的精确势能面;理论模拟的UF₆电子光谱5个能量最低谱峰位置在误差0.₂eV内全部与实验谱图相符。精度水平高于迄今发表过的各种铀化合物激发态计算结果。表明该方案可行且达到基础研究的基本精度要求,可用作含时间密度泛函理论（TDDFT）激发态计算的参考标尺。但算例表明TDDFT给出的结果误差过大。为解决常规精度下基态大分子铀化合物质的计算,重点探讨了开壳层铀化合物DFT计算中的非动态电子相关效应等若干关键理论与技术问题。对UO和UO₂分子及它们的一、二价正离子用1₆种常用泛函的计算实例进行了系统的比较分析,总结出了泛函选择的一般原则。这些算例表明,在使用合适泛函的情况下,几何优化计算,以及振动频率、键能和电离能等性质的计算结果可达到误差在5%以内的精度水平。在以上进展的基础上,将DFT计算与Marcus的电子转移理论相结合,用于研究含4₂个原子的模型水合离子[（UO₂）₂（H₂O）₁₂]³⁺中的电子自交换反应,得到的反应能垒与高精度的CASPT₂方法相比误差小于3kJ·mol^-1,由反应能垒计算推导实际体系的反应速率常数在0.089⁰.31 l·mol^-1·s^-1之间,与实验数据相比处于测量误差范围之内。表明DFT在较大分子铀化合物的化学反应计算中有一定的应用前景。