Samovoľné premeny, ktorým podliehajú atómy nestálych nuklidov, nazývame rádioaktívne premeny a tieto nuklidy, rádioaktívne nuklidy. Rádioaktívne prvky sú také prvky, ktoré májú všetky nuklidy rádioaktívne. Ich protónové číslo je väčšie ako 83. Dej pri ktorom nastáva samovoľná premena atómov za súčastnej emisie žiarenia, sa volá prírodná rádioaktivita a sprievodné žiarenie je rádioaktívne žiarenie.
Výskum rádioaktivity sa začal koncom19.storočia, keď H. Becquerel (1896) objavil, že zlúčeniny uránu sú zdrojom neviditeľného žiarenia, ktoré ionizuje vzduch a spôsobuje, sčernanie fotografickej dosky. Neskôr sa rádioaktivitou zaoberali Mária Sklodowska Curie a Pier Curie, ktorí zistili (1898), že uránová ruda smolinec je zdrojom intenzívneho žiarenia ako uránové zlúčeniny, to ich priviedlo k objavu nových prvkov. Nazvali ich rádium a polónium. Podstatu rádioaktivity vysvetlil E. Rutherford (1909). Dokázal, že prírodná rádioaktivita je dej zapríčinený samovoľnou premenou atómových jadier rádioaktívnych prvkov. Teda rádioaktivita nezávisí od chemickej formy zlúčeniny, v ktorej sa atóm rádionuklidu nachádza, ani od vonkajších podmienok.
Rádioaktivitu charakterizuje druh rádioaktívneho žiarenia (rádioaktívnej premeny), energia rádioaktívneho žiarenia a rýchlosť rádioaktívnej premeny.
Rádioaktívne žiarenie obsahuje tri druhy lúčov , a . Lúče  sa v elektrickom poli vychyľujú k zápornej elektróde, majú teda kladný náboj. Lúče  ku kladnej elektróde, majú záporný náboj. Na lúče  nevplýva elektrické ani magnetické pole.
Lúče  sú ionizované atómy He (He jadrá). Označujú sa 42 alebo 42He. Sú nositeľmi dvoch kladných elementárnych elektrických nábojov. Z rádioaktívneho jadra sú vyžarované rýchlosťou, ktorá sa približne rovná 10 rýchlosti svetla. Vzhľadom na pomerne veľkú hmotnosť majú silné ionizačné účinky.
Lúče  sú rýchle elektróny. Vyžarujú z jadra, kde vznikajú premenou neutrónov. Z jadra sú emitované rýchlosťou, ktorá sa rovná 40 až 99  rýchlosti svetla. Majú menšie ionizačné účinky ako lúče alfa.
Žiarenie  je elektromagnetické vlnenie, ktorého vlnová dĺžka je asi 1 000 – krát menšia, ako je vlnová dĺžka rontgenového žiarenia. Žiarenie  vždy sprevádza lúče  alebo . Objavuje sa teda aj pri premene  a .