Izotopami promieniotwórczymi nazywa się atomy tego samego pierwiastka różniące się liczbą masową czyli mające inna liczbę neutronów w jądrze.

Jądra niektórych izotopów są niestabilne i wykazują naturalną tendencję do rozpadania się z wydzieleniem cząstek 00031325.giflub 00031326.giforaz energii elektromagnetycznej. Są to naturalne izotopy promieniotwórcze. Sztuczne izotopy powstają w laboratoriach przez zmianę stosunku neutronów do protonów w jądrach istniejących.

Obecnie znanych jest ok. 2000 takich promieniotwórczych izotopów. Każdy z nich charakteryzuje się własnym czasem połowicznego rozpadu oraz aktywnością, czyli ilością rozpadających się jąder w danej jednostce czasu.

Pierwszym zastosowanym praktycznie izotopem promieniotwórczym był izotop radu 226Ra. Został wydzielony z rudy uranowej przez Marię Curie - Skłodowską i przez wiele lat był stosowany w medycynie m.in. w onkologii.

Metody radiometryczne wykorzystywane są w medycynie zarówno do diagnostyki jak i terapii. Możliwe jest śledzenie wędrówki takiego radioizotopu w organizmie, co dostarcza informacji na temat metabolizmu. Ze względu na fakt, iż izotopy wprowadzane do organizmu muszą spełniać specyficzne warunki to do celów medycznych nadaje się tylko kilkadziesiąt.

Izotopy promieniotwórcze stosowane najczęściej w diagnostyce to: potas43, miedź 67, jod 123, fluor 18 i wiele innych.

Natomiast w celach terapeutycznych (onkologia) wykorzystuje się głównie: kobalt 60, rad 226 i technet 99. 

Ze względu na łatwość wykrywania izotopów promieniotwórczych znajdują one szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach zarówno nauki jak i przemysłu. Wykorzystuje się je m.in. : 

- w chemii, m.in. do badań mechanizmów reakcji chemicznych, rozpuszczalności i itp.

- w znacznikowych badaniach dyfuzji, korozji, adsorpcji

- w metaloznawstwie

- do wykrywania nieszczelności instalacji, rurociągów

- w hydrologii np. do badania kierunku i prędkości przepływu wód 

- w kryminalistyce

- w biologii, umożliwiając śledzenie obiegu danego pierwiastka w przyrodzie

- w archeologii do datowania obiektów, z wykorzystaniem izotopu węgla 14. 

Tak szerokie zastosowanie izotopów promieniotwórczych jest możliwe nie tylko ze względu na same własności izotopów ale głównie dzięki temu, że powstały rozmaite detektory emitowanego promieniowania.

Do detekcji promieniowania jonizującego wykorzystuje się komory jonizacyjne oraz liczniki Geigera - Mullera i liczniki scyntylacyjne.