同一の原子番号を持つ（陽子の数が同じ、すなわち同じ元素である）が、中性子の数が異なる核種のこと。同位元素とも呼ばれる。英語をカタカナ読みしたアイソトープがそのまま用いられることも多い。

同位体は周期表では同じ位置を占め、核図表では横軸に平行な線上にある。図1の上は周期表、左下は核図表である。右下図は左下の核図表の左下隅の薄青く塗った部分を拡大して、周期表との対応も含め詳しく説明したものである。1つの元素は周期表では1つのマス目に入るが、核図表では同じ縦軸（陽子の数）の位置で横軸（中性子数の軸）に沿って広がり、同位体の数だけマス目がある。右下図で、例えば1番上の酸素（原子番号8）には質量数13から24まで12種の同位体があるが、安定なものは質量数16,17, 18の3種のみである。それ以外は放射線を出して別の核種に変化する不安定な放射性同位体である。核図表で黒色で示されている核種が安定な同位体である。放射性元素も参照。