1896年，法国物理学家亨利·贝可勒尔在研究磷光材料时发现，铀盐或金属铀能使附近包在黑纸里的照相底片感光，从而推断铀可以不断的自动放射出某种看不见的、穿透力相当强的射线。
一开始大家认为这种辐射类似刚发现的X光。但是物理学家的研究表明，这种辐射要比X光复杂。卢瑟福首先发现其衰变方式都依循着指数形式衰减，即存在半衰期。卢瑟福和他的学生弗雷德里克·索迪最早发现许多的衰变会造成核嬗变，会使原子变成另一种原子。
根据已有的研究结果我们已经知道， 原子序数在84以上的所有元素都有天然放射性，小于此数的某些元素如碳、钾等也有这种性质。
