相同的质子数目，但中子数目不同。这些同位素在化学元素週期表中佔有同一个位置，因此得名。例如氕、氘和氚皆属于氢元素的同位素，它们的原子核中都有1个质子，但中子数分别为0、1及2，所以它们互为同位素。其中，氘几乎比氕重一倍，而氚则几乎比氕重二倍。另外，具有放射性的同位素称为放射性同位素。
原子量.质量数是原子中，质子数量和中子数量的和，而单一原子的原子量为表示该原子质量的实数，其单位为原子质量单位（amu或简称u）。一般而言，原子量和质量数会有些差异，不会完全相同，因为每个中子和每个质