Іонізуючим є будь-який вид випромінювання, взаємодія якого з середовищем призводить до виникнення електричних зарядів різних знаків. До іонізуючих випромінювань належать а-, (3~, у-випромінювання, потоки нейтронів та інших ядерних часток. Іонізуюче випромінювання, проникаючи до організму людини та проходячи через біологічну тканину, викликає в ній появу заряджених часток вільних електронів. Вільні електрони, які взаємодіють з сусідніми атомами, іонізують їх, що супроводжується змінами структури молекул, порушеннями міжмолекулярних зв'язків і призводить до загибелі клітин. Зміни у біохімічному складі клітини та обміні речовин порушують функції центральної нервової системи, що, у свою чергу, викликає порушення функції залоз внутрішньої секреції, зміну судинної проникності.
Періодичне проникнення радіоактивних речовин до організму призводить до їх накопичення, збільшення іонізації атомів та молекул живої тканини.
Внаслідок змін, що відбуваються, порушується нормальне протікання біохімічних процесів та обмін речовин, що призводить до променевої хвороби. Діючи на шкіру, іонізуюче випромінювання викликає опіки або сухість, випадіння волосся, під час дії на очі — катаракту. Виникають також і генетичні наслідки, які спричинюють спадкові захворювання.