电子衰变为钡-137m（I=11/2-，t=2.55分），随后以85.1%的概率通过662keV的伽玛衰变转变为钡-137。此外，铯-137可以以0.4%的概率通过beta衰变直接转变为钡-137。放射性同位素Cs具有非常长的半衰期，大约230万年，而Cs和Cs的半衰期分别为30年和2年。Cs通过β衰变转变为分解为寿命很短的Ba，随后转变为非放射性的钡，而Cs直接转变为Ba。具有质量数为129、131、132以及136的同位素的半衰期在一天和两周之间，而大多数其它的同位素的半衰期仅数秒或者少于一秒。至少