Přeměna radioaktivních jader je provázena emisí částice a popřípadě ještě kvanta elektromagnetického záření γ (čisté zářiče γ jsou vesměs jaderné izomery). Přeměnou jader se snaží atomy dosáhnout stabilnějšího stavu. Ve všech případech jsou zachovány tyto fyzikální veličiny:

• elektrický náboj; 
• počet nukleonů;
• hybnost; 

• energie.

Přeměna α

Radioaktivní přeměna α je nejčastější případ spontánní emise těžké částice z jádra. Setkáváme se s ní pouze u těžkých přirozených radionuklidů, což je vysvětlitelné vzájemným odpuzováním jaderných protonů, tedy účinkem sil, které rychle rostou se stoupajícím protonovým číslem.

Částice α se skládá ze dvou protonů a dvou neutronů, jde tedy o jádro helia. Vzhledem k tomu, že tyto čtyři nukleony mají velkou vazebnou energii, chová se jejich seskupení jako jedna částice. Částice α nese vzhledem k přítomnosti dvou protonů dva kladné elementární náboje. Při emisi částice α se mateřské jádro mění podle schématu:

Po přeměně α vzniká dceřiné jádro, které se v periodickém systému prvků nachází o dvě místa vlevo od původního mateřského jádra.

Jako příklady přeměny α lze uvést:

Obecné schéma přeměny α.  

Přeměna β-

Jádro mateřského radionuklidu emituje elektron. Vzhledem k tomu, že elektrony v jádře nejsou, předchází β^- rozpadu přeměna neutronu v jádře na proton, elektron a antineutrino.  

Při přeměně β^- se hmotnostní číslo prvku nemění, protonové číslo se zvětší o 1. Prvek se posune o jedno místo vpravo v periodické soustavě prvků.

Jako příklady přeměny β^- lze uvést:

Obecné schéma přeměny β^-.

Přeměna β+

Jádro emituje pozitron, který vzniká přeměnou protonu v jádře na neutron, pozitron a neutrino.

Při přeměně β⁺ se hmotnostní číslo prvku nezmění, protonové číslo se zmenší o 1. Prvek se posune o jedno místo vlevo v periodické soustavě prvků.

Jako příklady přeměny β⁺lze uvést:

Obecné schéma přeměny β⁺.

Elektronový záchyt (K-záchyt)

Jedná se o záchyt elektronu z elektronového obalu (nejčastěji elektronu ze sféry K) do jádra. Obsahuje-li jádro o jeden proton více než připouští jeho stabilita, zachytí jeden elektron z K-orbitu a absorbuje ho. Proton v jádře se přemění na neutron. Uprázdněné místo v K-orbitu se doplní elektronem z vyššího orbitu a přebytek energie se vyzáří ve formě fotonu.

Při elektronovém záchytu se hmotnostní číslo prvku nezmění, protonové číslo se zmenší o 1. Prvek se posune o jedno místo vlevo v periodické soustavě prvků.

Jako příklad K-záchytu lze uvést:

Přeměna γ

Jadernou reakcí kteréhokoliv typu zpravidla nevzniká výsledné jádro ve svém základním (nejnižším) energetickém stavu. Většinou jak po vynucené, tak i po spontánní přeměně zůstává ve stavu energeticky vzbuzeném. Nadbytečné energie se při přímém nebo postupném návratu do základního stavu zbavuje kromě emise částice také emisí jednoho nebo několika fotonů záření γ. Doba existence excitovaného jádra je obecně nesmírně krátká a přímo neměřitelná, takže foton se vyzáří prakticky současně s emisí hmotné částice.

Ionizující záření γ je příbuzné jak rentgenovým paprskům, tak i světlu, ovšem s kratší vlnovou délkou (kolem 10^-13 m). Vzhledem k velmi krátkým vlnovým délkám má záření γ velkou energii a tudíž vysokou  pronikavost. U přirozeně radioaktivních prvků často doprovází přechod excitovaného dceřiného jádra do stabilnějšího stavu při přeměně α a β.

Přeměnou γ se protonové ani hmotnostní číslo prvku nemění.

Jen za určitých podmínek může nabýt doba života vzbuzené formy atomu dostatečně veliké, měřitelné hodnoty. Takové jádro jeví svou vlastní radioaktivitu γ o určitém charakteristickém poločasu. Jde tu o izomerii jádra a přechod metastabilní formy v nižší nebo základní stav se nazývá izomerický přechod.

Obecné schéma přeměny γ.