Un atom este stabil din cauza unui nucleu echilibrat care nu conține energie în exces. Dacă forțele dintre protoni și neutronii din nucleu sunt dezechilibrate, atunci atomul este instabil. Atomii stabili își păstrează forma pe termen nedefinit, în timp ce atomii instabili suferă o descompunere radioactivă. Majoritatea atomilor naturali sunt stabili și nu se descompun.
Nucleul unui atom este format din protoni și neutroni. Forțele din interiorul nucleului unui atom stabil sunt echilibrate, deoarece nucleul conține numărul corect de protoni și neutroni. Acești atomi sunt teoretic rezistenți la toate formele de decădere, cu excepția decăderii de protoni, care este o formă ipotetică de decădere care nu a fost niciodată observată într-un laborator sau în natură.Atomii instabili sunt radioactivi și putrezesc după o anumită perioadă de timp. Atomii diferiți instabili se descompun prin diferite procese, cum ar fi ejecția unui proton sau a unui neutron; conversia unui proton într-un neutron sau un neutron la un proton; și emisia excesului de energie sub formă de fotoni. În multe cazuri, atomul rezultat este încă instabil. Acest atom se descompune din nou la un atom nou. Procesul continuă într-un lanț de dezintegrare până când se ajunge la o formă stabilă.