Von den 111 bekannten chemischen Elementen kommen 91 auch in radioaktiver Form in der Natur, zum Beispiel im Boden oder in Gesteinen, vor. Einige sind seit der Entstehung der Erde vorhanden (zum Beispiel Kalium-40 und Rubidium-87), andere werden fortlaufend in der Atmosphäre neu gebildet (zum Beispiel Tritium, Beryllium-7, Kohlenstoff-14 und andere).
Daneben existieren Zerfallsreihen, die von den in der Natur vorhandenen Elementen Uran und Thorium ausgehen. Beim radioaktiven Zerfall instabiler Atomkerne wie Uran können sowohl stabile als auch radioaktive Zerfallsprodukte entstehen. Die radioaktiven Stoffe zerfallen wiederum so lange, bis stabile Atomkerne entstehen. Dies wird als natürliche Zerfallsreihe bezeichnet. Der radioaktive Zerfall unterliegt im statistischen Mittel festen zeitlichen Änderungsgesetzen. Charakteristisch ist dabei die Halbwertszeit, also die Zeit, nach der die Hälfte der radioaktiven Atome umgewandelt ist. Die Halbwertszeit beträgt für die verschiedenen Radionuklide zwischen Mikrosekunden bis Milliarden Jahre.
Es gibt drei natürliche radioaktive Zerfallsreihen. Die sehr langlebigen Mutternuklide sind Uran-238, Uran-235 und Thorium-232. Eines der instabilen Tochterelemente, das aus Uran-238 entsteht, ist Radon.