일부 원자핵이 자연적으로 입자나 전자기파를 방출하여 다른 원자핵으로 변하는 현상. 방사성 붕괴의 종류에는 옛부터 알려져 있는 α붕괴 · β붕괴 · 붕괴가 있고 그 밖에 β붕괴에 가까운 현상으로 전자포착, γ붕괴에 가까운 현상으로 내부전환 등이 있다

전자포착 · 내부전환에는 핵외의 궤도전자가 필요하며 엄밀하게 말하면 원자의 붕괴를 수반한다.

또 자발적 핵분열도 방사성 붕괴의 일종으로 볼 수 있다.

밖에서 온 다룬 입자가 충돌하여 원자핵이 깨어지는 것은 핵반응이라 하고 붕괴라고 하지 않는다.

또 방사성 핵종이 붕괴하여 순차적으로 변하는 계열을 방사성 붕괴 계열이라고 한다.