穩定的原子核不發出粒子，不具有放射性，不穩定原子核發出粒子，具有放射性。決定原子核穩定性有核子的吸引力、核力、質子間的斥力，原子核還有中子質子相等的趨勢，還有特定質子中子的數目尤其穩定的規律等多種因素。例如質子很多的原子核由於質子間斥力太大，就不穩定，所以高原子序數的原子核不穩定。不穩定原子核不是一起瞬時都衰變，發出粒子，而是服從量子力學，一種放射性核素每個原子在單位時間內的核衰變概率一定，所以放射性強度是一個眾多粒子的統計規律，符合指數衰減規律。在核爆炸、核反應堆、加速器等進行核反應時產生很多不穩定原子核形成人工放射性元素。自然界有些元素鈾釷鐳鉀的同位素半衰期很長，到現在沒有衰變完，還具有放射性，叫天然放射性。
