Reakcje takie mogą mieć miejsce pomiędzy jądrem a neutronami, neutrinami czy innymi jądrami atomowymi. Przemiany jądrowe nie podlegają wszystkim zasadom zachowania. Ze względu na dużą ilość energii przypadającej na jednostkę masy w przemianach jądrowych nie jest zachowana masa (tak jak w mechanice klasycznej) zachowana jest jednak suma energii i materii, co jest zgodne z równaniem Einsteina: , gdzie: – energia, – masa, – prędkość światła w próżni.
Energia wydziela się w postaci promieniowania elektromagnetycznego (gamma) oraz emisji cząstek (jąder helu, elektronów, protonów, neutronów i neutrin) często o dużych energiach. Proces rozpadu wielu jąder atomowych prowadzi do powstania promieniowania jonizującego o dużym natężeniu.