同位体のうち、安定していない核種。このような元素は放射能があり、放射線を出しながら崩壊し、他の核へと変わる。こうして現在の核種が半減するまでの時間を半減期という。この半減期が長ければ長いほど長期にわたって環境を汚染するため、危険度が高いといえる。
例えばセシウム137は半減期が30.2年で、β崩壊してバリウム137へと変わる。ルビジウム87は半減期488億年でストロンチウム87へと変わる。ほかに、ストロンチウム90なども地上で発生した場合はよく環境を汚染してくれる。
日常的には太陽などの恒星の核融合反応で放出されるが、地上でも極まれに原子力発電事故や原子力燃料生成中の事故などにて放出される。
放射性を有効に活用した例としては医療分野の放射線治療などがあり、例えばコバルト60のγ線を利用して癌治療を行なったりする。
また放射性同位体を年代測定に使うこともある。地球上には、常にある一定濃度の炭素14(放射性同位体)が存在する。従って、生きている間は動物の場合食べ物から、植物の場合光合成に使う二酸化炭素から常に摂取しているため、炭素の代表的な安定核種である炭素12に対する炭素14の比率は一定である。しかし、死んでしまうとそれ以上の取り込みは起こらない。さて、炭素12は半永久的に減らずそのまま存在するが、一方の炭素14は半減期5730年で窒素14に変わっていくことで減少するため、炭素12と炭素14の比率を調べることで年代を測定することができる(ただし半減期と存在比率の問題から、数万年以上前のものについては測定できない)。