Los isótopos existen porque los núcleos atómicos de muchos elementos son estables o algo estables con diferentes números de neutrones. Debido a que la identidad de un elemento está determinada únicamente por su número de protones y su composición química. propiedades únicamente por su número de protones y electrones, diferentes números de neutrones no cambian el elemento ni sus propiedades químicas. No obstante, muchos isótopos son radiactivos e inestables, que se descomponen en el tiempo.
Los isótopos radiactivos son los más famosos, tanto por sus peligros inherentes como por su uso en la energía nuclear y las armas nucleares. Estos isótopos son inestables, lo que significa que, con el tiempo, cualquier muestra particular de dicho isótopo se transforma gradualmente en uno o dos elementos más. Esto puede ocurrir porque el átomo se divide o porque un neutrón se convierte en un protón o un protón se convierte en un neutrón. Todos estos procesos implican la liberación de energía o partículas energéticas, y por lo tanto son radiactivos. La mayoría de los isótopos radiactivos son tan inestables que no se encuentran en la naturaleza, ya que se descomponen demasiado rápido.
Según los recursos en el sitio web de la Universidad de Oregon, antes de 1906, en general se pensaba que la masa de un elemento era parte integral de su identidad. Sin embargo, en 1906 y 1907, varios investigadores demostraron que había elementos de diferente masa atómica pero propiedades químicas idénticas. Fue Frederick Soddy, en 1913, quien acuñó el término "isótopos".