同一元素中具有不同质量数的一些原子品种。iso-tope一词来源于希腊文ιｓο-（相同）τοποｓ(位置），1913年由英国放射化学家F.索迪提出。他根据对于天然放射系各种核素的化学性质的研究，于1910年最先提出放射性同位素的概念。

1899～1900年R.B.欧文斯和F.E.多恩先后在钍和镭的化合物中发现了钍射气和镭射气，它们都是氡的同位素。1900年W.克鲁克斯在铀化合物中发现铀X1，它是钍的同位素。但是，最早发现的这些同位素事例并未引起人们的注意。

1905～1906年，放射化学家在寻找元素镭的母体时发现了放射性元素(230Th)。美国化学家B.B.博尔特伍德在研究它的化学性质时发现它和钍很相似，一旦混合就无法再将它们分开。另一些化学家重复这一工作，同样证明无法分离。后来陆续发现许多类似的事例，如射钍(228Th)不能与钍分开、 新钍1(228Ra)不能与镭分开。按当时比较普遍的观点，这些新发现的放射元素与已知元素的化学性质近似，最可能的原因是这些元素中存在着新的元素系（像镧系一样）。但是有一些化学家认为：几种无法用化学方法分离的放射性元素可以排列在元素周期表的同一位置，不论这一位置是空着的，还是已被元素占有的，因此称它们为同位素。

同位素概念既证明了元素周期律的正确性，又修正了道尔顿的原子学说。质谱技术建立以后，证明稳定元素中普遍存在同位素现象。

同位素的化学性质近似，是同位素示踪方法的依据。这种方法在科学研究、工农业生产和医疗方面有着重要用途。近代分析方法证明：各种同位素性质之间存在微小差别，由此可以实现同位素的分离。但这种微小差别在示踪方法中一般可以忽略。