同位素是具有相同原子序数但质量数不同的同类元素。同一元素的同位素具有相同的原子序数，因此具有相同的电子层数和化学性质。不同的是，它们的原子核内有不同数目的中子。同位素是研究核反应、核能、放射性、地球化学、生物物理学等领域的基础。
人类早在几百年前就知道了一些同位素。1735年，瑞典化学家乌普萨拉斯林纳斯最先注意到铀矿中有些物质辐射性比其他物质更强。1896年，法国物理学家贝克勒尔发现天然黏土中有一种物质放射性很强，他称这种现象为“射线现象”。
现代核物理理论指出，一个原子核由质子和中子构成，质子数也就是这个原子的原子序数，不同的是中子数，同一原子的不同中子数构成同位素。
同位素的发现与应用已经广泛应用在各个领域。在医学领域，同位素被用于辅助医学诊断和治疗多种疾病；在化学领域，同位素技术被应用于确定化学元素的运动轨迹、反应途径以及化学反应动力学研究；在工业生产中，同位素已被应用于各种精细、高新技术，如电子、航空、军工、原子能、地质勘探、地质灾害及环保等。
