放射性同位体（ラジオアイソトープ、ラジオ核種、放射性核種とも呼ばれる）とは、同じ化学元素で質量が異なる複数の種のうち、原子核が不安定で、アルファ線、ベータ線、ガンマ線などの放射線を自発的に放出して過剰なエネルギーを発散するものを指します。 すべての化学元素には、1つ以上の放射性同位体が存在する。 例えば、最も軽い元素である水素には、質量数が1、2、3の3つの同位体がある。 しかし、放射性同位体であるのは水素3（トリチウム）だけで、残りの2つは安定している。 各元素の放射性同位体は1,800種類以上が知られている。 これらの中には自然界に存在するものもあるが、残りは核反応の直接の産物として人工的に作られたものや、核反応の放射性子孫として間接的に作られたものである。 それぞれの「親」となる放射性同位体は、最終的にその親に特有の1つまたはせいぜい数個の安定同位体の「娘」に崩壊します。

放射性同位元素の発生源はいくつかあります。 いくつかの放射性同位体は地球上の放射線として存在しています。 例えば、ラジウム、トリウム、ウランの放射性同位元素は、岩石や土壌に自然に含まれています。 また、ウランやトリウムは水にも微量に含まれています。 空気中には、ラジウムの放射性崩壊により発生するラドンが存在します。 有機物には、通常、放射性炭素とカリウムが少量含まれています。 太陽や他の星からの宇宙線は、地球上のバックグラウンド放射線の源となっている。 その他の放射性同位元素は、中性子と陽子の不安定な組み合わせになる核反応によって人間が作り出す。 核変換を人為的に誘発する方法として、安定同位体にアルファ粒子を照射する方法があります。

放射性同位元素は多くの有用な用途があります。 特に、核医学や放射線治療の分野では中心的な役割を果たしています。 核医学では、トレーサーとなる放射性同位元素を経口的に摂取したり、体内に注射したり吸入したりします。 放射性同位元素は、体内を循環したり、特定の組織にのみ取り込まれたりする。 放射性同位元素は体内を循環したり、特定の組織にのみ取り込まれたりするので、その分布を放射線量に応じて追跡することができます。 放射線治療では、通常、放射性同位元素を用いて病気の細胞を破壊する。 放射線治療は、がんや、甲状腺機能亢進症などの異常な組織増殖を伴う疾患の治療によく用いられる。 陽子、中性子、アルファ粒子、ベータ粒子などの素粒子を病気の組織に向けて照射することで、異常な細胞の原子構造や分子構造を破壊し、細胞を死滅させることができる。 医療用には、安定同位体に中性子を照射して作られた人工放射性同位体が使用される。