Naturlig forekommende xenon består av 9 isotoper, hvorav 7 er stabile: Xe (0,09 %), Xe (1,92 %), Xe (26,44 %), Xe (4,08 %), Xe (21,18 %), Xe (26,89 %), og Xe (10,44 %), og 2 er ustabile (og dermed radioaktive): Xe (0,09 %) med halveringstid 1,6 • 10 år og Xe (8,87 %) med halveringstid 2,36 • 10 år. I tillegg er 29 kunstig fremstilte ustabile isotoper kjent. De mest stabile av disse er Xe med halveringstid 36,4 døgn, Xe med halveringstid 11,84 døgn, Xe med halveringstid 8,88 døgn, Xe med halveringstid 5,243 døgn, Xe med halveringstid 2,19 døgn. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 1 døgn, og de fleste kortere enn 1 time.