位素共有10个。稳定同位素数量高于7个的元素只有钖。同位素Xe根据预测能够进行双重β衰变，但这未经实验证明，因此该同位素仍被认为是稳定的。除这些稳定同位素之外，氙还有40多种不稳定同位素。其中寿命最长的为Xe，它会进行双电子俘获衰变，半衰期为1.8年。I在β衰变后，会产生Xe同位素。该反应的半衰期为1600万年。另外Xe、Xe、Xe和Xe都是U和Pu的核裂变产物，因此被用作探测核爆炸的发生。氙的其中两种稳定同位素Xe和Xe具有非零的固有角动量（自旋，可用于核磁共振）。利用圆极化光和铷气体，氙的核自旋对