Transformation du noyau d'un atome, par émission ou capture d'énergie, en un autre noyau de caractéristiques différentes. (Spontanée pour les radioéléments, la désintégration peut être provoquée, pour un noyau stable, par bombardement corpusculaire.)

La loi de désintégration radioactive fut établie en 1903 par Rutherford et Soddy. Au cours du temps, les corps radioactifs se désintègrent et décroissent suivant une loi exponentielle. On a : N = N₀e⁻λt, où t désigne le temps, N₀ le nombre d'atomes présents à l'instant t = 0, et λ la constante de désintégration radioactive, dont l'inverse, τ, est la vie moyenne. Il est commode d'utiliser la période, T, qui est le temps au bout duquel l'activité du radioélément diminue de moitié. On a : N/N₀ = 1/2, d'où T = 0,693/λ = 0,693 τ.