自然界中某些元素的原子核不穩定，可以自發發射粒子或電磁輻射。 這種性質就是我們常說的放射性。 原子序數（元素周期表中元素的編號）為83（鉍）及以上的元素具有放射性，一些原子序數小于83的元素（如锝）也具有放射性。
核轉變有兩種情況：一種是自發核轉變，稱為核衰變或放射性衰變；另一種是自發核轉變，稱為核衰變或放射性衰變。 另一種是由外界因素（如用α粒子或中子轟擊某些原子核）引起的核轉變核反應方程物理資源網，稱為誘發核反應（如核裂變、核聚變）。 書寫時，通常將某種核素的原子序數（或質子數）寫在元素符號的左下角，將原子核的質量數寫在元素符號的左上角。
核反應與普通化學反應的區別主要有以下幾個方面： 1、元素的核反應與其化學態無關。 例如，鈾元素和鈾化合物的核反應沒有區別； 2、核反應中，原子核中的質子數發生變化，引起參與反應的元素發生變化； 3、核反應的能量變化要大得多，反應速率不受外界影響。 因素（如溫度、濃度、壓力、催化劑等）的影響。
放射性元素的衰變大致可分為四種類型，即α衰變、β衰變、正電子衰變和核電子俘獲。 元素的放射性越強，其半衰期越短。 半衰期是放射性元素衰變到其原始數量一半所需的時間。
在大氣中，氮14通過中子的高能輻射轉化為碳14的核反應不斷發生。 當上述核反應得到的碳14與大氣中的二氧化碳發生取代反應達到平衡時，碳14和碳12具有固定的比例。 當生物體從大氣中吸收二氧化碳時，其體內碳14與碳12的比例與大氣中這兩種同位素的比例相同。 生物體死亡后，由于碳14衰變而停止與大氣交換核反應方程，因此生物體中碳14與碳12的比例不斷減少。 考古學家經常根據碳14的半衰期來測量古代生物遺骸中碳14與碳12的比例，并將其與活生物體中相應的比例進行比較，從而確定古代生物的死亡年齡。