El protio y el deuterio se encuentran en la naturaleza. El tritio no se encuentra en forma natural puesto que es sintético. El protio contiene únicamente un protón en el núcleo, el deuterio contiene un protón y un neutrón, y el tritio contiene un protón y dos neutrones.

La mayoría de los elementos están compuestos de mezclas de isótopos diferentes. Por ejemplo, existen en la naturaleza dos isótopos del carbono, ellos son:  ₆C¹²    ₆C¹³. En una muestra de carbono, cerca del 98.9% de los átomos corresponden al isótopo más liviano ₆C¹², y el 1.1% restante de los átomos son del isótopo más pesado ₆C¹³. .

Sin embargo, son los radioisótopos o isótopos radiactivos  los que se utilizan con mucha frecuencia, no sólo en los sistemas biológicos, sino también en la industria y agricultura. En bioquímica la utilización de radioisótopos ha servido para seguir el curso de las reacciones sin romper el delicado equilibrio de la célula para seguir el curso de las reacciones sin romper el delicado equilibrio de la célula viva, para identificar los productos intermedios de las trasformaciones y para conocer los mecanismos de los procesos celulares. Se podría decir que muy pocos procesos se han estudiado, a nivel molecular, en las células en que no se hayan utilizado isótopos.

La edad de productos orgánicos puede determinarse mediante el uso de radioisótopos. El se produce continuamente en la atmósfera al capturar los átomos de nitrógeno neutrones procedentes de los rayos cósmicos. Este se incorpora a las plantas y al resto de los organismos vivos y la actividad del radioisótopo comienza proporcionalmente a disminuir  desde el instante en que mueren. Por tanto, la actividad por gramo de carbono residual es una medida del tiempo que han transcurrido desde la muerte.