Naturlig forekommende litium består av to stabile isotoper: (7,59%) og (92,41%). I tillegg finnes det 8 kjente kunstig fremstilte isotoper som alle er ustabile (og dermed radioaktive). Av disse er de mest stabile med halveringstid 840,3 ms og med halveringstid 178,3 ms. De resterende har alle halveringstider under 10 ms.