Các đồng vị không có số electron thay đổi. Chúng có số nơtron khác nhau trong hạt nhân nguyên tử. Các nơtron thừa trong hạt nhân làm cho các nguyên tử nặng, không ổn định và có tính phóng xạ.
Các nơtron thêm vào hạt nhân làm tăng khối lượng của nguyên tử. Do đó, đồng vị là các nguyên tử của cùng một nguyên tố có cùng số hiệu nguyên tử nhưng khối lượng nguyên tử hơi khác nhau.
Không phải tất cả các nguyên tố đều có đồng vị. Một số nguyên tố có nhiều hơn một đồng vị. Một nguyên tử cacbon bình thường có sáu nơtron trong hạt nhân. Đồng vị C-14 của cacbon có tám nơtron trong hạt nhân.
Uranium có hai đồng vị: U-235 và U-238. Hydro bình thường có hai đồng vị, được gọi là đơteri và triti.