同位素原是同元素的不同核素，它们具有相同的元素化学特性，但具可以不同的原子质量。在化学中，同位素一词指的是拥有相同原子序数、即是的元素，但拥有不同原子量的情况。在核物理中，同位素是指核电荷相同，但质量数不同的同种原子核。
对于不同元素，会有不同的同位素，对于同一元素，同位素指的是具有相同原子序数Z的核，不同的是其原子核中所含有的中子数目，因而其质量数A不同。例如，氧元素就有三种稳定的同位素：氧-16、氧-17和氧-18，它们的质量数分别是16、17和18；而碳元素则有两种稳定的同位素：碳-12和碳-13。
同位素的分类通常是通过对其原子核的中子数进行计数，并用该计数值作为元素的前缀，例如碳元素的两种同位素分别称为碳12和碳13。如果一个元素具有两种或两种以上的放射性同位素，则将它们按照半衰期的长短和释放的粒子类型来进行分类。