放射性原子核的衰變是一個統計過程，所以放射性原子的數目在衰變時是按指數規律隨時間的增加而減少的，稱為指數衰減規律 。其中No是衰變時間t=0時的放射性核的數目，N是t時刻的放射性核的數目，λ是衰變常數，表示放射性物質隨時間衰減快慢的程度。對確定核態的放射性核素，λ是常數，它也表示單位時間該種原子核的衰變機率。 處於某一特定能態的放射性核在單位時間的衰變數－dN/dt，記作A。由指數衰減規律可以看到，A=-dN/dt=λN。

放射性活度的國際單位是貝可勒爾(Bq)，它定義為每秒一次衰變，與以往放射性活度的常用單位居里(Ci)的關係是 1Ci=3.7×10(10)Bq。放射性源的放射性活度同其質量之比，稱為比活度。

測量放射性活度的方法取決於射線的型別、活度的等級等，通常分為絕對測量和相對測量兩大類。絕對測量是用測量裝置直接按照定義進行的測量。在實際應用中放射源大多是β或α放射性，活度多數是微居里級的，這類放射性活度的絕對測量方法主要有小立體角法、4π計數法和符合法等三種。相對測量是用一個已知活度的標準源與待測樣品在相同條件下進行測量，根據它們計數率的比值㎡㎡和標準源的活度即可算出待測源的活度。 處於某一特定能態的放射性原子核的數目或活度衰減到原來大小的一半所需的時間，通常用符號T┩表示。

平均壽命指處於某一特定能態的放射性原子核平均生存的時間。

利用指數衰減規律,容易得到半衰期T┩同衰變常數λ或平均壽命τ的關係如下 各種放射性核素的半衰期在極大的範圍變化，一般說來，核素偏離β穩定線越遠(見遠離β穩定線的核素)，它的半衰期越短。對於不同範圍的半衰期採取不同方法測量。

對半衰期在10秒到秒範圍的核素，採用直接測量N(t)的方法，利用指數衰減規律求出T┩。對半衰期在數分鐘到1～2年的核素，採用衰減跟蹤法，測量探測器計數率隨時間的變化,求出T┩。對半衰期在10年以上的核素，採用放射性比度法。此外還有測定子核法等，這些方法都基於放射性的指數衰減規律。對於極短的半衰期（小於10秒）的測量，需要採用一些特殊的技術（見核能級壽命測量）。

放射性的研究是十分重要的。基於放射性的研究所建立的衰變綱圖是原子核結構理論研究的重要依據之一。透過各種核態的衰變特性的測量可研究各種核性質和核反應機制。大量遠離β穩定線的核素就是根據它們的衰變特性進行鑑定和研究的。

放射性在許多學科的研究中，在工農醫和軍事等部門都有重要應用。例如，在工業中的β射線測厚度和γ射線探傷，農業中的輻照育種和射線刺激生物生長，以及醫學中的射線診斷和放射治療等方面都是富有成效的（見放射性同位素在農業上的應用、核醫學）。放射性測量的同位素示蹤方法和活化分析方法在核技術的應用中也佔有重要位置。

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