在中子和质子组成的原子核内，质子数相同中子数不同的这类原子称为同位素，产生射线的同位素称为放射性同位素，又称为放射源。根据放射源存在的形态，分为固体源和非固体源(液态或气态)，根据对放射源采取的不同防护措施，又分为密封源和非密封源。放射性同位素的应用是核能利用的一个重要方面，随着科学技术的发展，放射性同位素已广泛应用于工业、农业、医学、环保、军事、资源勘探、科研等诸多领域，已获得了显著的经济效益和社会效益。
2.放射性同位素的制备
目前，人工放射性同位素的制备大体有三种方法：利用核反应堆中生产制备的丰中子同位素，称堆照同位素;利用带电粒子加速器生产制备的贫中子同位素，简称加速器同位素;从核燃料后处理料液中分离提取的同位素，通常称为裂片同位素。
3.放射性同位素示踪技术的应用
利用微量半衰期较短的放射性同位素动态追踪、示踪物质的运动过程及规律，是常规化学分析方法无法比拟的，具有不可替代的优势。这一技术已广泛用于医药、农药、兽药、肥料的吸收、分布、分解、代谢、效果、残留及植物固氮等机理研究;人和家畜的疾病诊断;水库堤坝渗漏检查;某些新材料、新化学品反应合成过程的研究等等。
4.放射性同位素射线探测技术的应用
放射性同位素的探测灵敏度极高，利用所发出的射线制作的各种同位素监控仪表，如料位计、密度计、测厚仪、核子秤、水分计、γ射线探伤机和离子感烟火灾报警器等，已广泛应用于安全监控、工业生产、科学研究等各领域。
5.放射性同位素辐射加工技术的应用
辐射加工就是利用放射性同位素电离辐射能量，对某些物质和材料进行电离辐照处理的一门技术。目前已广泛应用于交联线缆、热缩材料、橡胶硫化、泡沫塑料、表面固化、中子嬗变掺杂单晶硅、医疗用品消毒、食品辐照保藏以及废水、废气处理等领域。
6.放射性同位素电池
就是利用放射性同位素核衰变时所释放的能量制造的特种电源--同位素电池。这种电池是目前人类进行深空探索唯一可用的能源。空间同位素电池(如钚-238电池)的特点是：不需对太阳定向，小巧紧凑，使用寿命长。
7.放射性同位素辐射育种技术的应用
就是利用放射性同位素所发出的γ等射线诱发农作物种子基因突变，获得有价值的新突变体，从而育成优良品种。我国辐射突变育种的成就突出，育成的新品种占世界总数的四分之一。特别是粮、棉、油等作物新品种的推广应用，取得了显著的增产效果。
8.放射性同位素辐射昆虫不育技术的应用
就是利用放射性同位素所发出的γ等射线对有害昆虫进行适当放射剂量的照射，使其丧失生殖能力，是一种先进的生物防治方法，不仅达到防治甚至根除害虫的目的，还解决了因使用农药所造成的环境污染问题。国外使用该技术在大面积根除地中海果蝇以及抑制非洲彩蝇方面取得了重大成果。而我国用此法对玉米螟、小菜蛾、柑桔大实蝇等害虫辐射不育研究，也取得了较好的防治效果。
9.放射性同位素在食品保鲜和消毒方面的应用
就是利用就是利用放射性同位素所发出的γ射线对食品进行照射，抑制其发芽、杀虫灭菌，达到延长保存期的目的。此外，还利用放射性同位素所发出的γ射线能杀灭微生物的作用而用于消毒，特别适用于某些不能用高温、高压消毒的物品。
10.放射性同位素在临床诊疗方面的应用
核医学诊断是根据放射性示踪原理对患者进行疾病检查的一种诊断方式。在临床上可分为体内诊断和体外诊断。体内诊断是将放射性药物引入体内，用仪器进行脏器显像或功能测定。体外诊断是采用放射免疫分析方法，在体外对患者体液中生物活性物质进行微量分析。我国每年约有数千万人次进行这种核医学诊断。
电离辐射具有杀灭癌细胞的能力。目前，放射治疗是癌症治疗三大有效手段之一，70%以上癌症患者都需要采用放射治疗。放射治疗可分为外部远距离照射、腔内后装近程照射、间质短程照射和内介入照射等。
体内放射性药物治疗是近来颇受医学界关注的临床手段。单克隆抗体与放射性核素结合生成的导向药物("生物导弹")，可能为恶性肿瘤的内照射治疗提供一种新的有效途径。
