Radioaktiivisuuden löysi ranskalainen tiedemies Antoine Henri Becquerel vuonna 1986 käytännössä sattumalta tutkiessaan kaksoisuraanin ja kaliumsulfaatin fluoresenssia. Hän havaitsi, että uraani säteilee spontaanisti salaperäistä säteilyä. Myöhemmin paljastui, että muillakin alkuaineilla kuin uraanilla on tämä kyky emittoida säteilyä ilman edeltävää kiihdytystä. Tätä ominaisuutta alettiin kutsua säteilyksi.
Pierre ja Marie Curie
Periaatteessa merkittävimpiä muiden radioaktiivisten aineiden luonnehdinnan kannalta olivat ehkä Pierre ja Marie Curien
Tällainen löytö käynnisti suuren määrän tutkimuksia aiheesta. Muiden radioaktiivisten aineiden karakterisoinnin kannalta ehkä merkityksellisimpiä olivat ranskalaisen avioparin Pierre ja Marie Curien tekemät tutkimukset. Vuonna 1898 he löysivät poloniumin ja radiumin.
Editetyn säteilyn luonnetta ja radioaktiivisuuden ilmiötä tutkivat Englannissa Ernest Rutherford ja vähäisemmässä määrin Frederick Soddy. Pian havaittiin, että emittoituvaa säteilyä voi olla kolmea eri tyyppiä, joita kutsutaan alfa-, beeta- ja gammasäteilyksi, ja että prosessin lopussa alkuperäinen radioaktiivinen atomi kehittyi luonteeltaan erilaiseksi atomiksi; tapahtui siis transmutaatio atomilajista toiseen. Sanotaan myös (tämä kuuluu nykytekniikkaan), että radioaktiivinen atomi on kokenut hajoamisen.
Radioaktiivisuus on ”spontaanin hajoamisen” ydinreaktio. Tämä tarkoittaa sitä, että epästabiili nuklidi hajoaa vakaammaksi ja samalla syntyy ”säteilyä”. Tästä hajoamisesta syntyvä tytärnuklidi ei välttämättä ole stabiili, joten se hajoaa kolmanneksi nuklidiksi, joka voi sitten jatkaa prosessia, kunnes lopulta syntyy stabiili nuklidi. Radioaktiivisen sarjan tai perheen muodostavat hajoamisryhmän peräkkäiset nuklidit.
Ensimmäinen keinotekoisen radioaktiivisen isotoopin laboratoriotuotanto tapahtui vuonna 1934 Fréderic Joliot’n ja hänen vaimonsa Irene Curien, Curie-pariskunnan tyttären, ansiosta
Voidaan katsoa, että kaikki isotoopit alkuaineista, joiden järjestysluku on yhtä suuri tai suurempi kuin 84 (polonium on ensimmäinen näistä), ovat radioaktiivisia (luonnollista radioaktiivisuutta), mutta että, nykyisin on mahdollista saada laboratoriossa radioaktiivisia isotooppeja alkuaineista, joiden luonnolliset isotoopit ovat stabiileja (keinotekoinen radioaktiivisuus)
Ensimmäinen keinotekoisen radioaktiivisen isotoopin laboratoriotuotanto (eli keinotekoisen radioaktiivisuuden keksiminen) tapahtui vuonna 1934 Fréderic Joliot’n ja hänen vaimonsa Irene Curien tyttären ansiosta.