E' notevolmente la forma più comune di decadimento nucleare in quanto, è elevata l'energia di legame e la massa è molto piccola.

In genere avviene in un elemento pesante (Z>83) con emissione di He (2 protoni e 2 neutroni). In genere l'atomo decaduto, continua a decadere fino a raggiungere un atomo stabile (il piombo: Z=82). La causa è l'equilibrio tra la forza elettromagnetica e la nucleare forte.

L'atomo si trasforma in: Z-2, A-4 con emissione di particelle Z=2, A=4 (atomi di He). Sono molto pericolose perché causano la trasmutazione (cambio di numero atomico) o la fissione degli atomi colpiti, ma facilmente schermabili (bastano 7 cm d'aria).

Può causarsi dopo un'emissione di radiazione Beta-, oppure da atomi ricchi di protoni.

E' un tipo di decadimento radioattivo in cui un protone è espulso dal nucleo. L'atomo si trasforma in: Z-1, A-1 con emissione di un protone (Z=1, A=1).

Può causarsi dopo un'emissione di doppia radiazione Beta-, oppure da atomi ricchi di protoni.

E' un tipo di decadimento radioattivo in cui due protoni sono espulsi dal nucleo. L'atomo si trasforma in: Z-2, A-2 con emissione contemporanea di due protoni (Z=2, A=2).

Può causarsi da atomi ricchi di neutroni (He₅, Be₁₃).

E' un tipo di decadimento radioattivo in cui un neutrone è espulso dal nucleo. L'atomo si trasforma in: Z-1, A-1 con emissione di un neutrone (Z=1, A=1).

Può causarsi da atomi ricchi di neutroni.

E' un tipo di decadimento radioattivo in cui un neutrone è espulso dal nucleo. L'atomo si trasforma in: Z-2, A-2 con emissione contemporanea di due neutroni (Z=2, A=2).

E' un tipo di decadimento molto raro, che avviene prevalentemente in atomi che emettono particelle Alpha.

L'atomo si trasforma in: Z-N, A-(NK).

E' un tipo di decadimento radioattivo in cui sono espulsi N neutroni e K protoni più pesanti di una particella Alpha, ma più leggera di una tipica fissione spontanea. L'atomo si trasforma in: Z-N, A-(NK) con emissione contemporanea di due neutroni (Z=2, A=2).

E' un tipo di decadimento che avviene in atomi molto pesanti (Th232 o superiore). In genere atomi pesanti come U235, U238 non subiscono fissione spontanea, ma decadimento alfa e beta. In genere avviene con atomi sintetici da numero atomico Z=101 in su.

La fissione spontanea non è mai stata osservata negli elementi in natura, in quanto sono formati da isotopi stabili. Matematicamente, per avere fissione spontanea in tempi non troppo lunghi, si devono avere atomi con: (Z² / A) >= 47

Il nucleo si disintegra in due o più nuclei più piccoli.