Природные радионуклиды связаны между собой генетическим родством, образуя ряд семейств, возглавляемых ядрами-прародителями. Наиболее важны из них атомы 238U , 232Th и 235U , называвшегося ранее актиноураном (поэтому его семейство часто называют семейством актиния). Конечными продуктами многоступенчатых превращений ядер атомов этих семейств после ряда α- и β-распадов (и образования промежуточных нестойких ядер) оказываются изотопы свинца с массой 206, 207 и 208 соответственно.
Существуют четыре вида радиоактивного распада: α-распад, β-распад (в том числе электронный захват), спонтанное деление тяжелых ядер и протонная радиоактивность. Основными являются первые два вида распада, при которых испускаются, соответственно, α- и β-частицы (электроны или позитроны). Радиоактивный распад часто сопровождается возникновением квантов γ-излучения, которое представляет собой поток фотонов (квантов электромагнитного излучения) с очень малой длиной волны (менее 10–10 м).