W przyrodzie w sposób naturalny występuje w postaci jedynego (spośród 40 znanych w roku 2003) trwałego izotopu 133Cs. Ponadto sztuczne, radioaktywne izotopy cezu, stanowiące produkty rozszczepienia występują w wypalonym paliwie jądrowym. Izotopy 134Cs i 137Cs ulegały deponowaniu w różnych osadach w wyniku opadów promieniotwórczych o zasięgu globalnym, będących skutkiem próbnych wybuchów jądrowych przeprowadzanych w atmosferze w połowie XX wieku oraz awarii nuklearnych, przede wszystkim tej w Czarnobylu.