A radioaktivitást Antoine Henri Becquerel francia tudós fedezte fel 1986-ban gyakorlatilag véletlenül, miközben a kettős urán és a kálium-szulfát fluoreszcenciáját vizsgálta. Felfedezte, hogy az urán spontán módon titokzatos sugárzást bocsát ki. Később kiderült, hogy az uránon kívül más elemek is rendelkeznek ezzel a sugárzási képességgel anélkül, hogy előzetesen gerjesztették volna őket. Ezt a tulajdonságot nevezték sugárzásnak.
A többi radioaktív anyag jellemzése szempontjából talán a Pierre és Marie Curie
által végzett vizsgálatok voltak a legjelentősebbek.
Ez a felfedezés rengeteg vizsgálatot indított el a témában. Az egyéb radioaktív anyagok jellemzése szempontjából talán a legjelentősebbek azok voltak, amelyeket Pierre és Marie Curie, egy francia házaspár végzett. Ők fedezték fel 1898-ban a polóniumot és a rádiumot.
A kibocsátott sugárzás természetét és a radioaktivitás jelenségét Angliában Ernest Rutherford, és kisebb mértékben Frederick Soddy is tanulmányoknak vetette alá. Hamarosan felfedezték, hogy a kibocsátott sugárzás három különböző típusú lehet, amelyeket alfa-, béta- és gammasugárzásnak neveznek, és hogy a folyamat végén az eredeti radioaktív atom más természetű atomtá fejlődik; vagyis ami történt, az egy atomfajból egy másikba történő transzmutáció. Azt is mondják (ez a mai technológia része), hogy a radioaktív atom szétesésen ment keresztül.
A radioaktivitás a “spontán bomlás” nukleáris reakciója. Ez azt jelenti, hogy egy instabil nuklid egy stabilabbá bomlik, miközben “sugárzást” bocsát ki. Az ebből a bomlásból keletkező leánynuklid nem biztos, hogy stabil, ezért egy harmadik nukliddá bomlik, amely aztán folytathatja a folyamatot, míg végül egy stabil nuklid keletkezik. A bomlások egy csoportjából származó egymást követő nuklidok, amelyek egy radioaktív sorozatot vagy családot alkotnak.
Mesterséges radioaktív izotóp első laboratóriumi előállítására 1934-ben került sor, Fréderic Joliot-nak és feleségének, Irene Curie-nek, a Curie házaspár lányának köszönhetően
Megállapítható, hogy a 84-es vagy annál nagyobb atomszámú elemekből származó valamennyi izotóp (ezek közül a polónium az első) radioaktív (természetes radioaktivitás), de hogy, jelenleg lehetőség van laboratóriumban olyan elemek radioaktív izotópjainak előállítására, amelyek természetes izotópjai stabilak (mesterséges radioaktivitás)
A mesterséges radioaktív izotóp első laboratóriumi előállítására (azaz a mesterséges radioaktivitás felfedezésére) 1934-ben került sor, Fréderic Joliot-nak és feleségének, Irene Curie-nek, a Curie házaspár lányának köszönhetően.