也称放射性衰变规律，指放射性核素的原子数，或活度随时间而改变的规律。1903年，E.卢瑟福和F.索迪提出的放射性衰变理论，首先揭示了放射性物质的不稳定性，并且在研究钍 X(Ra-224)的放射性衰变率时提出了定量的负指数关系式。概述图就是衰变定律(Soddy & Lutherford, 1900)的数学表示。其中，N是放射性同位素的数目；t是时间；λ为衰变常数，而N0代指同位素时钟开启时的原始封存数目。

放射性同位素的原子核，在自发地放射出某种粒子或r射线后变成另一种不同的核，这种现象就叫衰变．放射性物质的能量就会因这种自发射而逐渐减少．放射a衰变；放射β粒子的衰变为β衰变．衰变前的核为母体，衰变后的核为子体．

放射性物质的衰变速度有的很快，有的则很慢，它是放射性同位素的特征．对于一定的放射性物质，其衰变速度是恒定的．所有放射性同位素的衰变速度完全不能因外素加以改变．各种放射性同位素都有有自己特定的相对衰变速度，相对衰变速度即为衰变常数．

通过对大量原子核进行研究，发现所有的放射性物质其原子核数目随时间t的变化都遵守一种普遍的衰变规律．放射性同位素的原子数随时间作负指数函数而衰减，这就是衰变定律。实验表明，在时间dt内，放射元素衰变的原子核数dN跟放射性元素的原子核数N以及dt成正比． dN=-λNdt．式中λ是比例恒量，叫做衰变恒量，表征放射性元素衰变的快慢．式中出现的负号是由于放射性元素的原子核数目是随着时间的增加而减少的．

放射性衰变遵从指数衰变规律。放射性核是一个量子体系，核衰变是一个量子跃迁过程，遵从量子力学的统计规律，也就是说，对于任何一个放射性核，发生衰变的时刻完全是偶然的，不能预料，而大量放射性核的集合作为一个整体，衰变规律是十分确定的。设t=0时刻的放射性核数为N0，t时刻放射性核数为N，则指数衰变规律为N=N0e^（-λt），式中λ称为衰变常数，表示单位时间内放射性核的衰变概率，它反映了放射性核衰变的快慢。λ值越大，衰变越快；反之则相反。实际中常用半衰期T1/2或平均寿命τ来反映衰变的快慢。半衰期是放射性核衰变掉一半所需的时间；平均寿命是指不同核衰变有早有晚，完全是偶然事件，对于全部核的寿命取平均得平均寿命。

通常在核物理学中习惯采用半衰期T1/2描述核衰变快慢，而在粒子物理学中常用平均寿命描述粒子的稳定性。不同放射性核素的半衰期有很大的差别，从10－9秒到109年。

半衰期是鉴别不同放射性核素的重要指标。半衰期的一个重要应用是地质学中用以确定地质年代，考古学中用以确定古生物或文物的年代。考古学中常用的放射性核素是，T1/2=5730年。