Esistono tre tipi di decadimenti radioattivi: decadimanto alfa, beta e gamma. Nel decadimento alfa l'isotopo radioattivo emette una particella alfa (che non è altro che un nucleo di elio) e decade in un altro nucleo. Per esempio:

U 238 → Th 234 + α

Nel decadimento beta l'isotopo radioattivo decade emettendo una particella beta (un elettrone o un positrone) e un antineutrino o un neutrino. Per esempio:

Na 23 → Ne 22 + (β⁺) + neutrino

Nel decadimento gamma l'isotopo radioattivo decade emettendo un raggio gamma, che altro non è che un fotone ad alta energia.

Se si considera un singolo atomo di un isotopo radioattivo, si ha una probabilità di circa 66% che il decadimento avvenga entro un intervallo di tempo conosciuto e chiamato vita media dell'isotopo. In questo caso, in un istante viene emesso il raggio alfa, beta o gamma e in quell' istante il nucleo dell' isotopo si trasforma.

Se si considera invece una certa quantità di materiale (diversi miliardi di atomi) allora il 66% del materiale decade dopo un intervallo di tempo uguale alla vita media dell'isotopo. In questo caso l'emissione di raggi alfa, beta o gamma è continua e così pure la trasformazione dei nuclei. Se si va a osservare l'atomo di un isotopo in tempi diversi prima del decadimento, lo si trova esattamente uguale.