Manche Atomkerne sind instabil; gerade bei großen Kernen tritt der Fall auf, dass zwei Bruchstücke zusammengenommen leichter sind als der Ursprungskern. Dann kann der Kern in diese beiden Teile zerfallen und zusätzlich Energie freisetzen - man spricht von radioaktivem Zerfall.

Nach und nach wird die Ausgangssubstanz dabei aufgezehrt. Die Zeit, in der sich die Menge der Ausgangssubstanz und damit auch die radioaktive Strahlung halbiert, nennt man Halbwertszeit.

Radioaktive Strahlung kann andere Atome ionisieren, das heißt Elektronen aus ihrer Hülle schlagen. Deshalb ist sie auch gesundheitsgefährlich: denn wenn sie auf Körpergewebe trifft, kann sie die Erbsubstanz in den Zellen schädigen. Die Gefährlichkeit hängt dabei nicht nur von der Intensität, sondern auch von der Art der Strahlung ab.

Besonders fatal sind radioaktive Substanzen, wenn sie im Körper eingelagert (inkorporiert) werden und dort unmittelbar und langfristig die umliegenden Zellen schädigen können.