Hanno un’energia sufficientemente elevata da produrre la ionizzazione degli atomi della materia circostante con la quale interagiscono, ossia di trasformare gli atomi di cui essa è composta (elettricamente neutri) in particelle cariche, dette ioni. Si distinguono in corpuscolari (particelle subatomiche dotate di carica elettrica, come i protoni, le radiazioni alfa (α) e beta (β)) e non corpuscolari (onde elettromagnetiche, come i raggi X e i raggi gamma (γ)) che hanno frequenza rispettivamente molto alta o altissima. Le radiazioni corpuscolari hanno la capacità di ionizzare direttamente la materia; le onde elettromagnetiche e i neutroni dotati di sufficiente energia sono indirettamente ionizzanti, nel senso che la loro interazione con la materia genera particelle direttamente ionizzanti. Possono causare effetti acuti, in caso di assorbimento di dosi molto elevate di radiazioni in un breve lasso di tempo (es. incidenti in centrali nucleari) o effetti cronici per esposizione continua e prolungata nel tempo a piccole dosi di radiazioni. Causano modifiche del DNA cellulare che determinano conseguenze diverse, a seconda del tipo di cellula interessata e dell’entità dell’alterazione.