Les isotopes existent parce que les noyaux atomiques de nombreux éléments sont stables ou relativement stables avec différents nombres de neutrons. Parce que l'identité d'un élément est déterminée uniquement par son nombre de protons et sa composition chimique propriétés uniquement par son nombre de protons et d'électrons, différents nombres de neutrons ne modifient ni l'élément ni ses propriétés chimiques. Néanmoins, de nombreux isotopes sont radioactifs et instables, se dégradant dans le temps.
Les isotopes radioactifs sont les plus connus, à la fois pour leurs dangers inhérents et leur utilisation dans l'énergie nucléaire et les armes nucléaires. Ces isotopes sont instables, ce qui signifie qu'au fil du temps, tout échantillon particulier d'un tel isotope se transforme progressivement en un ou deux autres éléments. Cela peut se produire parce que l'atome se divise ou parce qu'un neutron devient un proton ou qu'un proton devient un neutron. Tous ces processus impliquent la libération d'énergie ou de particules énergétiques, et sont donc radioactifs. La plupart des isotopes radioactifs sont si instables qu'ils ne se trouvent pas dans la nature, car ils se désintègrent trop rapidement.
Selon les ressources du site Web de l'Université de l'Oregon, avant 1906, on pensait généralement que la masse d'un élément faisait partie intégrante de son identité. Cependant, en 1906 et 1907, plusieurs chercheurs ont prouvé qu'il existait des éléments de masse atomique différente mais de propriétés chimiques identiques. C'est Frederick Soddy, en 1913, qui a le premier inventé le terme « isotopes ».
