一开始大家认为这种辐射类似刚发现的X光。像贝可勒尔、欧内斯特·卢瑟福、保罗·维拉尔、皮埃尔·居里、玛丽·居里等人的研究发现这种辐射比X光复杂。卢瑟福是第一个发现其衰变方式都依循着指数形式衰减。卢瑟福和他的学生弗雷德里克·索迪最早发现许多的衰变会造成核嬗变，会使原子变成另一种原子。可以描述α衰变及β衰变的产物。早期的研究者也发现除了铀之外，许多其他的化学元素也有放射性同位素。皮埃尔·居里、玛丽·居里的系统化研究也让他们分离出两种新元素，分别是钋和镭，镭一方面具有放射性，而且化学性质类似钡，增加了分离的