"Radioactive" werd een nummer 1-hit in Zweden en de Amerikaanse rocklijsten. In de Billboard Hot 100 duurde het elf maanden voordat het in augustus 2013 met een derde plaats de hoogste positie bereikte. Ook in andere landen zoals Canada, Australië, Nieuw-Zeeland, Duitsland en Noorwegen werd het nummer een top 10-hit. In Nederland haalde het nummer de Top 40 niet en wist het in de Single Top 100 slechts de 42e plaats te bereiken. In Vlaanderen werd de elfde plaats in de Tipparade gehaald, terwijl het in Wallonië de dertiende plaats in de Ultratop 50 behaalde. Op de Grammy Awards 2014 won het nummer de prijs voor Best Rock Performance.