방사성 원소는 방사능을 지닌 원소를 말한다. 방사능은 핵종에 귀속되는 성질이라 방사성동위체를 가진 원소를 방사성 원소라고 한다. 하지만 현재는 핵반응에 의해 인공적으로 방사능 원소를 만들기도 하므로 천연의 방사동위체를 가진 원소를 천연방사성 원소, 인공의 방사성 동위체로 이루어진 원소를 인공방사성 원소로 구분한다. 천연방사성 원소로는 우라늄, 플루토늄, 라듐 등이 있고 인공 방사성 원소로는 플루토늄 등 약 11종의 새로운 방사성 원소가 있다. 방사성 원소는 자연적으로도 존재하고 그 중에서 라돈은 대기 중에 떠돌아다니고 있어서 인체는 항상 방사선에 노출이 되고 있다. 자연 방사성을 가진 원자핵이 스스로 붕괴하면서 에너지를 방출하게 된다. 이를 방사선이라고 하며 1 becquerel =1㏃라는 초반 붕괴 속도의 단위를 가지는 방사선의 세기를 방사능이라고 한다. 일반적으로 방자성 원소의 원자핵이 붕괴되는 방식은 알파입자 방출(alpha particle emission), 베타입자 방출(beta particle emission), 감마선 방사(gamma radiation emission), 양전자 방출(positron emission), k-전자 포획(k-electron capture)의 과정을 거치면서 방사선을 방출한다. 방사성 원소들이 붕괴를 거치며 도달하는 최종원소는 각각의 원소마다 다른데 대표적으로 우라늄은 붕괴를 통하여 최종적으로 납이 된다.