Tất cả các đồng vị của cùng một nguyên tố đều có chung một số proton và electron, mặc dù chúng khác nhau về số lượng neutron tương đối của chúng. Tất cả các đồng vị của một nguyên tố nhất định đều giống hệt nhau về mặt hóa học và chúng hình thành liên kết với các nguyên tố khác theo cách tương tự bất kể số lượng nơtron hay độ ổn định nội tại của chúng.
Nhiều nguyên tử có nhiều hơn một cấu hình ổn định của neutron trong hạt nhân của chúng. Ngay cả các nguyên tố chỉ có một đồng vị ổn định, chẳng hạn như vàng, có thể tạm thời thu được thêm neutron, mặc dù các đồng vị tạo thành không ổn định và phân rã quá nhanh không thể tìm thấy trong tự nhiên. Các nguyên tố có nhiều hơn một đồng vị bền có thể được sử dụng trong hóa học mà không liên quan đến số đồng vị của chúng, mặc dù trọng lượng khác nhau của các nguyên tử có thể làm thay đổi tính chất vật lý của phân tử đối với các quá trình như khuếch tán.
Tất cả các đồng vị của một nguyên tố đều mang điện tích như nhau vì biến số duy nhất giữa các đồng vị khác nhau là số lượng nơtron có mặt và nơtron trung hòa về điện. Tất cả các đồng vị của một nguyên tố đều có cùng số proton và electron, là các hạt mang điện trong nguyên tử, do đó chúng tương tác với môi trường điện từ xung quanh theo cách giống nhau bất kể khối lượng hay số lượng đồng vị của chúng.
