天然放射性核素是放射性衰变系列中的核素的统称，是地球化学和地球物理中的一个概念，指地球形成的时候就存在于地球上的放射性同位素。它们是大爆炸、超新星爆发等过程中产生的重元素，在太阳系形成之前就已经存在。原子序数大于82的天然放射性核素之所以存在于自然界是由于铀和钍的长寿命核素不断衰变的结果，而自然界中还存在有原子序数小于81的天然放射性核素。

​放射性衰变

　　自然界中天然存在某些放射性核素，它们不断产生连续的衰变，构成放射性衰变系列。放射性衰变系列有四个:

　　1、以铀-238为首至铅-206的铀系(4n+2)

　　2、以铀-235为首至铅-207的锕系(4n+3)

　　3、以钍-232为首至铅-208的钍系(4n)

　　4、以镎-237为首至铊-205的镎系(4n+1)

　　它们都有相当长的半衰期(分别为4.49×10^9年、7.13×10^8年和1.39×10^10年和2.144×10^6年)。

　　但因为宇宙诞生的历史已有1.5×10^10年，所以它们还是会衰变，这就出现了其它原子序数大于82的天然放射性核素。

　　其它原子序数大于82的天然放射性核素有:

　　铋:铋-209(4n+1)(T1/2=1.9×10^19年)

　　钋:钋-208(4n)、钋-209(4n+1)、钋-210(4n+2)

　　砹:砹-210(4n+2)、砹-217(4n+1)

　　氡:氡-219(4n+3)、氡-220(4n)、氡-222(4n+2)

　　钫:钫-221(4n+1)、钫-223(4n+3)、钫-224(4n)

　　镭:镭-223(4n+3)、镭-224(4n)、镭-225(4n+1)、镭-226(4n+2)、镭-228(4n)

　　锕:锕-225(4n+1)、锕-227(4n+3)、锕-228(4n)

　　钍:钍-228(4n)、钍-229(4n+1)、钍-230(4n+2)、钍-231(4n+3)、钍-232(4n)、钍-234(4n+2)

　　镤:镤-231(4n+3)、镤-233(4n+1)、镤-234(4n+2)

　　铀:铀-232(4n)、铀-233(4n+1)、铀-234(4n+2)、铀-235(4n+3)、铀-236(4n)、铀-238(4n+2)

　　镎:镎-237(4n+1)、镎-239(4n+3)

　　钚:钚-238(4n+2)、钚-239(4n+3)、钚-244(4n)

　　根据它们的质量数除以4的余数，就可以知道它们属于上述的哪一个放射性衰变系列。

其它核素

　　另外，通过对可能的天然放射性系统的研究，证实周期系中的某些天然放射性核素，它们的原子序数小于81，所以不属于上面的四个系列之内，其中包括有:

　　碳-14(T1/2=5.73×10^3年)

　　钾-40(T1/2=1.2×10^9年)

　　铷-87(T1/2=6.0×10^10年)

　　锝-99(T1/2=2.111×10^5年)

　　铟-115(T1/2=6×10^14年)

　　镧-138(T1/2=1.2×10^11年)

　　钕-144(T1/2=2.29×10^15年)

　　钕-150(T1/2=6.7×10^18年)

　　钷-147(T1/2=2.6234年)

　　钐-152(T1/2=2.5×10^11年)

　　铥-169(T1/2=1.74×10^16年)

　　镥-176(T1/2=2.4×10^10年)

　　铼-187(T1/2=4×10^12年)