Izotopy promieniotwórcze, radioizotopy, radionuklidy – odmiany pierwiastków (izotopy), których jądra atomów są niestabilne i samorzutnie ulegają przemianie promieniotwórczej. W wyniku tej przemiany powstają inne jądra atomowe, emitowane są cząstki elementarne, a także uwalniana jest energia w postaci energii kinetycznej produktów przemiany oraz przeważnie (choć nie zawsze) emitowane jest promieniowanie gamma.
Izotopy promieniotwórcze charakteryzuje czas połowicznego rozpadu, to znaczy średni czas, po którym połowa jąder danego pierwiastka (izotopu) ulegnie przemianie. Czas połowicznego rozpadu nie zależy od otoczenia chemicznego, w jakim znajduje się izotop.
Radioizotopy wykazują aktywność promieniotwórczą.
Pochodzenie Naturalne radionuklidy syntezowane są w gwiazdach, szczególnie podczas wybuchów supernowych. Niektóre z nich (np. uran) mają wystarczająco długi okres półtrwania, aby nie ulegały rozpadowi w ciągu miliardów lat, dlatego występują w przyrodzie, izotopy o krótszym czasie połowicznego rozpadu nie występują w przyrodzie, chyba że są produktami rozpadu jąder o długim czasie połowicznego rozpadu. Niektóre izotopy tworzą się pod wpływem promieniowania kosmicznego - są to tak zwane izotopy kosmogeniczne. Np.