Sesium-137, dengan waktu paruh 30,17 tahun, adalah satu dari dua produk fisi umur menengah utama, bersama dengan stronsium-90, yang bertanggung jawab terhadap sebagian besar radioaktivitas bahan bakar nuklir bekas setelah beberapa tahun pendinginan, sampai dengan beberapa ratus tahun setelah digunakan. Ia mengandung sebagian besar radioaktivitas yang masih tertinggal dari kecelakaan Chernobyl. Cs mengalami peluruhan beta berenergi tinggi dan seringkali menjadi barium-137 yang stabil. Ini merupakan pemancar radiasi gamma yang kuat. Cs memiliki laju penangkapan neutron yang paling lambat dan tidak dapat dibuang begitu saja, tetapi harus dibiarkan meluruh. Cs telah digunakan sebagai pelacak dalam studi hidrologi, analog dengan penggunaan tritium. Sejumlah kecil sesium-134 dan sesium-137 dilepas ke lingkungan dari hasil hampir seluruh pengujian senjata nuklir dan beberapa kecelakaan nuklir, yang paling terkenal adalah kecelakaan Goiânia dan bencana Chernobyl. Per 2005, sesium-137 adalah sumber utama radiasi pada zona alienasi di sekitar pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl.