Радиоактивност, или още радиоактивен разпад (от латински radio — излъчвам, и activus — действен), се нарича способността на атомните ядра на нестабилни изотопи на химични елементи да се превръщат спонтанно в ядра на други химични елементи, при което се излъчва енергия във формата на електромагнитно лъчение или частици - например алфа-частици, бета-частици или гама-лъчи.
Установено е, че радиоактивни са всички химични елементи с атомен номер, по-голям от 82 (започвайки с бисмута), и много от по-леките елементи. Енергийните спектри на алфа- и гама- излъчването са дискретни, докато този на бета- е непрекъснат. Радиоактивно излъчване от нестабилно атомно ядро, при което се отделят алфа-частици, се нарича алфа-разпад, а при отделяне на бета-частици — бета-разпад. Бета-разпадът винаги се съпровожда с изпускане на неутрино или антинеутрино. Изразът гама-разпад се използва много рядко. Днес се знае, че освен алфа-, гама- и бета-, съществуват и протонен, неутронен, позитронен и други разпади.
Явлението радиоактивност е открито за първи път от френския учен Анри Бекерел на 1 март 1896 г. при изучаване на флуоресценцията и действието на уранови соли върху фотоплаки. Той взима фотографска плака, завива я в черна хартия, облъчва кристалите на урановата сол със слънчева светлина, след което завива солите също с черна хартия, поставя ги върху фотоплаката и ги оставя на тъмно. След като промива фотоплаката няколко дни по-късно, той забелязва изображение на нея. Тъй като луминесцентното излъчване не може да мине през черната хартия, единственият извод, който се налага е съществуването на друг вид излъчване. На 23 ноември 1896 г. Бекерел докладва за резултатите от своите изследвания във Френската академия на науките.
През 1886 г. Мария Кюри започва изследване на уранови руди и тяхната способност да йонизират въздуха. Тя освен че констатира присъствието на лъчението, измерва и интензивността му. Пиер и Мария Кюри, които наричат това свойство радиоактивност, откриват, че не само уранът притежава това свойство, но също така и торият. Двамата съпрузи откриват и други радиоактивни елементи, между които радий и полоний. През 1903 г. те са удостоени с нобелова награда по физика, а през 1911 г. след смъртта на Пиер Кюри, на Мария Кюри се присъжда втора такава награда - нобелова награда по химия.
През 1900 г. Ръдърфорд достига до извода, че радиоактивността е разпадане на ядрото на атома. Той въвежда понятието период на полуразпад - това е времето, за което се разпада половината от изходното количество радиоактивно вещество. Този период е различен за различните елементи и е в порядъка от няколко милисекунди до милиони години. Разпадането на ядрото на радиоактивен елемент не зависи от външни фактори и е случаен процес.
Петнадесет години след откриването на радиоактивността са изследвани над 30 радиоактивни елемента, но е трудно да се работи с тях поради малките количества. Първа Мария Кюри успява да отдели чист радий след като обработва огромни количества радиоактивни вещества и с това доказва, че радиоактивността не изменя химическите свойства на елементите. Записките, които е водела и до днес са заразени с радиоактивност и дори съдържат радиоактивен отпечатък от пръста на Пиер Кюри. Откритията на Ръдърфорд и Кюри водят до изясняване на понятието радиоактивен изотоп през 1932 година. Скоро след това се установява, че всички познати тогава радиоелементи се групират в три семейства - това на урана, на тория и на актиния, като всеки следващ елемент се образува от предишния чрез отделяне на алфа или бета частица.
