原子核自發地放射出β粒子或俘獲一個軌道電子而發生的轉變。放出電子的衰變過程稱為β-衰變；放出正電的衰變過程稱為β+衰變;原子核從核外電子殼層中俘獲一個軌道電子的衰變過程稱為軌道電子俘獲，俘獲K層電子叫K俘獲，俘獲L層的叫L俘獲，其餘類推。通常，K俘獲的機率量大。在β衰變中，原子核的質量數不變，只是電荷數改變了一個單位。

外電子俘獲也是β衰變的一種，稱為電子俘獲β衰變。 因為β粒子就是電子，而電子的質量比起核的質量來要小很多，所以一個原子核放出一個β粒子後，它的質量只略為減少。 β衰變的規律是新核的質量數不變，電荷數增加。

新核在元素週期表中的位置要向後移一位。β衰變中放出的電子能量是連續分佈的，但對每一種衰變方式有一個最大的限度，可達幾兆電子伏特以上，這部分能量由中微子帶走。1957年，吳健雄博士用鈷-60的β衰變實驗證明了在弱相互作用中的宇稱不守恆。

α衰變：原子核放出α粒子(氦核He)或β粒子後，變成新的原子核。原子核衰變滿足的規律：核電荷數守恆，質量數（核子數）守恆（不是質量守恆，但也不否認質量守恆）。

α衰變方程：

β衰變方程：（核內）。