Obecnie stosowane techniki medyczne czy rozwiązania energetyczne wykorzystują w różnym stopniu promieniowanie jonizujące. Owszem, jest ono przydatne w wymienionych wyżej dziedzinach, ale jednocześnie wywiera negatywny wpływ na żywe organizmy, a więc i na nas samych. Do określania wpływu promieniowania na organizmy żywe, stosuje się tzw. względną skuteczność biologiczną (WSB). Generalnie skutki napromieniowania zależą od rodzaju promieniu oraz wielkości pochłoniętej dawki. Taki rodzaj promieniowania, które powoduje nieodwracalne, nierzadko śmiertelne zniszczenia komórek, określa się mianem promieniowania deterministycznego. Jego skutki zaczynają ujawniać się po przekroczeniu progowej wartości dawki - wówczas dochodzi do obumarcia takiej ilości komórek, że cała tkanka czy organ nie mogą prawidłowo funkcjonować. Typowe przykłady to np. oparzenia skóry lub zmniejszenie ilości krwinek (białych i czerwonych). Działanie promieniowania zależy również od długości ekspozycji materiału biologicznego - może to trwać kilka zaledwie sekund lub tez kilka dni.

Za najczęstsze skutki napromieniowania uważa się różnego rodzaju nowotwory. Jednak nie jest to takie proste do stwierdzenia, ponieważ czas rozwoju zmian nowotworowych w komórce może wynosić nawet kilkadziesiąt lat. Trudno w takim przypadku określić dokładną, bezpośrednią przyczynę. Należałoby prowadzić długoletnie obserwacje osób narażonych na promieniowanie (jako potencjalny czynnik karcynogenny) oraz osób nie mających styczności z promieniowaniem. Do trudności w diagnozie dochodzą jeszcze różne rodzaje nowotworów - nie wszystkie są powodowane napromieniowaniem. Wykazywane więc zależności między chorobą a jej potencjalną przyczyna mogą być przypadkowe, jeśli badania nie będą przeprowadzone z zastosowaniem wszystkich zastrzeżeń oraz właściwe metody. Szczególnie należy zwracać tu uwagę na wyniki, które odbiegają, a nawet przeczą dotychczasowemu stanowi wiedzy. Rakotwórczy wpływ promieniowania na komórki organizmu jest taki sam, jak wpływ innych czynników rakotwórczych, np. substancji chemicznych. Zaburzeniu ulegają podziały komórkowe - szczególnie narażone są tkanki dzielące się, rosnące. Dlatego ludzie młodzi są bardziej podatni na promieniowanie niż starsi - w ich organizmach wiele narządów dopiero się rozwija (np. tarczyca czy piersi u dojrzewających dziewcząt). Wykazano nagły intensywny wzrost i rozprzestrzenianie się komórek tkanki piersiowej u dziewcząt poddawanych leczeniu radiologicznemu. U jeszcze młodszych dzieci, poniżej 10 lat, silnie narażona jest tarczyca. U osób po 20. roku życia nawet silne napromieniowanie tego gruczołu wywoływało niewielkie skutki. Wynika to z obniżenia jest aktywności w okresie po dojrzewaniu.

Dokładny mechanizm działania promieniowania na komórki polega na jonizacji cząsteczek biologicznych, w wyniku czego tworzą się wolne rodniki o wysokiej aktywności chemicznej. Struktura dużych cząsteczek ulega uszkodzeniu poprzez zlepianie bądź rozrywanie. Te wszystkie zmiany powodują, że procesy biochemiczne nie mogą zachodzić prawidłowo. Jeśli jednak uszkodzenia nie są rozległe, komórka może sama je naprawić, dzięki zdolnościom autoregulacyjnym. Zmiany o większym zasięgu są już jednak nieodwracalne, poza zakresem zdolności naprawczych organizmu. Obumierają więc całe komórki, co powoduje obumieranie fragmentów tkanek i narządów, co upośledza funkcjonowanie całego organizmu. Różne narządy i rodzaje tkanek w ciele człowieka są w różnym stopniu podatne na uszkodzenia wywołane promieniowaniem. Najbardziej wrażliwe są tkanki krwiotwórcze oraz narządy rozrodcze, a najmniej - mięśnie oraz mózg. Oto szereg przedstawiający rodzaje tkanek i narządów według malejącej wrażliwości na promieniowanie: tkanka limfatyczna - jądra (nabłonek) - szpik kostny - układ pokarmowy (nabłonek) - jajniki - skóra - tkanka łączna - tkanka kostna - wątroba - trzustka - nerki - nerwy - mózg - mięśnie.

W organizmie na skutek pochłonięcia promieniowania powstają uszkodzenia popromienne. Mają one charakter somatyczny, jeśli dotyczą procesów i struktur odpowiadających za podtrzymywanie organizmu przy życiu lub charakter genetyczny, jeśli występują w obrębie materiału genetycznego i zaburzają zdolność do przekazywania cech potomstwu. Objawami ostrej choroby popromiennej na tle zaburzeń somatycznych są sile bóle głowy, mdłości, osłabienie, zmiany w układzie krwionośnym (spadek ilości krwinek), biegunki, krwawienia wewnętrzne (krwawienia z nosa, krew w wymiotach i kale), wypadanie włosów. Ostry atak choroby popromiennej może być śmiertelny, jeśli uszkodzenia były bardzo poważne. W przeciwnym przypadku może przejść w fazę przewlekłą, dla której charakterystyczna jest białaczka lub anemia i stopniowe wyniszczanie organizmu, kończące się śmiercią po jakimś czasie. W przypadku niewielkich uszkodzeń można ratować chora osobę, wykonując przeszczep szpiku kostnego. Niezależnie od wielkości uszkodzeń zaraz po napromieniowaniu, po wielu latach mogą wystąpić opóźnione objawy choroby popromiennej, takie jak rozwój nowotworów, zaćma, białaczka i przedwczesne starzenie się. Uszkodzenia w materiale genetycznym są przyczyną zmian mutacyjnych w genach lub całych chromosomach. Jeśli ma to miejsce w komórkach rozrodczych, to efekty mutacji zostaną przekazane potomstwu. Nie zawsze są to cechy letalne, często mutacje jedynie zmieniają informację genetyczną, w wyniku czego powstaje potomstwo o wrodzonych wadach dziedzicznych.

Oddziaływanie promieniowania na komórki żywe nie jest jednoznaczne. Za każdym razem taka sama dawka może wywołać inny efekt - raz silny, innym razem lekki, a jeszcze innym - w ogóle nie wystąpią skutki. Jednak im większa dawka promieniowania, tym większe prawdopodobieństwo, że szkodliwe skutki wystąpią. Z reguły skutki te są poważniejsze, gdy uszkodzenia dotyczą cząsteczek pełniących istotne biologicznie funkcje, np. białek lub DNA. Uszkodzenie cząsteczki wody przykładowo nie będzie dla komórki tak groźne, jak w przypadku cząsteczki kluczowego enzymu oddechowego. Najbardziej wrażliwe są komórki dzielące się. Każda komórka potrafi w pewnym stopniu naprawiać uszkodzenia, również te powstałe pod wpływem promieniowania jonizującego. Dużo zależy od etapu cyklu życiowego komórki, w którym zaszła zmiana. Jeśli nastąpiło to w okresie spoczynku, komórka ma dużo czasu na regenerację i naprawienie szkód. Jeśli natomiast jest to komórka dzieląca się lub tuż przed podziałem, regeneracja nie zdąży nastąpić i powstała zmiana zostanie przekazana komórkom potomnym.

Podsumowując częściowo to, co zostało już powiedziane, wyróżnia się cztery rodzaje efektów, jakich może doznać komórka napromieniowana. Promieniowanie to może w ogóle nie mieć wpływu na funkcjonowanie komórki, jest dla niej obojętne (1). Może też dojść do uszkodzenia materiału genetycznego w umiarkowanym stopniu - tak, że komórki potomne odziedziczą powstałe mutacje i efekty chorobowe ujawnią się dopiero po latach. Zmiany w materiale genetycznym mogą być tak rozległe, że komórka traci zdolność od podziału, choć pozostaje przy życiu. Prowadzi to jednak do opóźnionej śmierci komórki nie rozmnażającej się. Najbardziej drastycznym efektem napromieniowania jest natychmiastowa śmierć komórki.

Wszystkie te szkodliwe i niebezpieczne skutki promieniowania są powodem rozważań naukowców i polityków rządów światowych. Wiadomo, że po wybuchu elektrowni w Czarnobylu, do powietrza przedostają się różne substancje. Nie powinno się przestać myśleć o rozwiązaniach wykorzystujących promieniowanie, ale należy korzystać z niego z umiarem, bo rośliny i zwierzęta również cierpią wskutek promieniowania.