Gli isotopi radioattivi sono atomi di un elemento che sono stati modificati in modo tale da trovare un numero maggiore di neutroni nel suo nucleo rispetto all'elemento originale, quindi questo nuovo atomo ha lo stesso numero di elettroni nel suo guscio esterno, il stesso numero atomico che corrisponde al numero di protoni nel nucleo, che definisce la sua posizione nella tavola periodica, ma diversa massa atomica o peso atomico poiché quest'ultimo valore corrisponde alla somma di neutroni e protoni nel nucleo.

Ognuno dei diversi tipi di atomi ha i loro isotopi, anche lo stesso atomo può avere molti tipi di isotopi, alcuni di essi sono stabili ma altri, come l'uranio, sono piuttosto instabili, quindi l'atomo emette radiazioni spontaneamente mentre diventa un atomo più stabile che lo fa chiamare un isotopo radioattivo. È probabile che dopo una prima decomposizione del nucleo, l'atomo non si stabilizzi, quindi il processo continua fino a quando non si decompone in un nuovo atomo. Questo processo può verificarsi più volte fino a raggiungere la stabilità, gli atomi successivi ottenuti in questo il processo è noto come una serie o famiglia radioattiva.

Molti isotopi si trovano normalmente in natura, tuttavia possono anche essere prodotti nei laboratori nucleari bombardando gli atomi di un determinato elemento con particelle subatomiche. Per poterli identificare, è stata creata una nomenclatura per identificarli in cui è stabilito che il simbolo dell'elemento è posto un pedice a sinistra con il suo numero atomico e un apice anche a sinistra con il numero di massa, questo è ingombrante in Occasioni quindi un'altra nomenclatura accettata è quella di posizionare il nome dell'elemento seguito da un trattino e quindi il numero di massa, un esempio sarebbe il carbonio-14 che corrisponde a uno degli isotopi radioattivi più noti come il carbonio 14.

Gli isotopi radioattivi sono ampiamente utilizzati in diversi processi industriali e persino in scienze come la medicina.

Nel caso della medicina, il ramo noto come medicina nucleare si basa sull'uso di isotopi radioattivi sia a fini diagnostici che per il trattamento di alcune condizioni. Dal punto di vista diagnostico, uno dei più utilizzati è il tecnesio-99, utilizzato nello studio del gammagram osseo, al fine di ottenere immagini dello scheletro che mostrano un maggiore assorbimento a causa di lesioni secondarie a problemi ossei metabolici e a causa della presenza di metastasi di alcuni tumori. Alcuni isotopi come il cobalto-60 sono utilizzati in un tipo di trattamento del cancro noto come radioterapia per la loro proprietà di emettere radiazioni in grado di uccidere le cellule tumorali.

Un altro uso importante degli isotopi radioattivi è quello di stabilire i dati di un campione organico, misurando i livelli di carbonio-14 in esso, nei processi di produzione di plastica per dargli una maggiore capacità di isolamento termico ed elettrico, nonché in verifica delle saldature dei tubi e identificazione delle crepe, in cui viene utilizzato l'iridio-192.