Các đồng vị khác nhau về số lượng neutron mà chúng sở hữu. Do số lượng neutron khác nhau, các đồng vị cũng khác nhau về số khối, tổng số proton và neutron.
Nơtron không có điện tích, nhưng chúng đóng góp khối lượng cho nguyên tử, bằng khối lượng mà một proton đóng góp. Sự khác biệt về số lượng neutron này truyền đạt các tính chất vật lý khác nhau cho các đồng vị. Nhiều nguyên tố được tìm thấy trong tự nhiên bao gồm hỗn hợp các đồng vị khác nhau.
Các đồng vị ổn định nhất của các nguyên tố là những đồng vị có số lượng proton và neutron gần bằng nhau. Nếu số lượng nơtron quá thấp hoặc quá cao, đồng vị sẽ trở nên không ổn định. Các đồng vị không ổn định này cuối cùng phân rã thành các nguyên tố nhẹ hơn. Bất kỳ đồng vị nào của các nguyên tố nặng hơn bitmut của nguyên tố đều không ổn định và có tính phóng xạ.
Một đồng vị đặc biệt của carbon được gọi là carbon-14 có một công dụng đặc biệt trong khoa học. Tất cả các dạng sống đều chứa carbon. Carbon-14 phân hủy với tốc độ có thể dự đoán được, vì vậy các nhà khoa học có thể đo lường mức độ già của các sinh vật chết dựa trên tỷ lệ carbon-14 còn lại trong cơ thể chúng. Đồng vị được sử dụng trong lĩnh vực y tế, kiểm soát dịch hại, nông nghiệp và máy dò khói, theo Bộ Hóa học tại Đại học Duke.
Các đồng vị phóng xạ được gọi là nuclêôtit. Một số nuclide hiện diện khi hệ mặt trời hình thành cách đây gần 5 tỷ năm vẫn còn tồn tại, theo như tuyên bố của Đại học Arizona; các nuclide này bao gồm kali-40, rubidi-87 và uranium-238.
