Parmi les 288 nucléides primordiaux, 36 sont connus comme radioactifs.
Seuls 11 ont une demi-vie inférieure à 10 fois l'âge de l'univers. Parmi ceux-ci :
- Deux n'ont pas encore été détectés avec certitude dans le milieu naturel : le plutonium 244 et le samarium 146.
- Trois ont une chaîne de désintégration : il s'agit des radioisotopes lourds 232Th (demi-vie de 14 milliards d'années), 238U (demi-vie de 4,5 milliards d'années, environ trois fois moins abondant que le thorium), et 235U (demi-vie de 700 millions d'années, abondance de l'ordre de 0,7 % de l'uranium).
- Plusieurs sont utilisés dans des méthodes de datation : le 40K est par exemple utilisé dans le cadre de la datation par le potassium-argon.
Les 36 radionucléides primordiaux sont listés par ordre de stabilité, du plus stable au moins stable. L'isotope instable avec la plus longue demi-vie connue (2,4×1024 années) est le tellure 128. Seuls six de ces 36 nucléides ont une demi-vie inférieure ou égale à l'âge de l'univers. Les 30 restant ont des demi-vies bien plus longues. La plupart des radioisotopes primordiaux à très longue demi-vie (notamment ceux de période radioactive supérieure à celle du bismuth 209, 1,9×1019 ans) se désintègrent suivant le mode 2νββ, et sont découverts radioactifs par des méthodes géochimiques, en analysant les compositions isotopiques des roches et leurs anomalies. On peut de la même manière étudier des radioactivités éteintes, et la précision des données expérimentales (telle que la détermination de la demi-vie) dépend partiellement de la précision des mesures des rapports isotopiques.