核衰变（nuclear decay）是指原子核释放放射性粒子或电磁辐射的历程。 当自然界某人工合成的核素受到引发或处于不稳固状态时，核子之间将发生一系列相互转化的历程以到达加倍稳固的状态，这个历程中伴有放出能量和粒子，就是核衰变。核衰变可以分为α衰变、β衰变和γ衰变等几种形式。
α衰变是指放出两个质子和两其中子组成的Helium-4核的放射性衰变，形成原子序数比原来小2，质量数减4的新元素。β衰变分为β 衰变和β-衰变。 β 衰变时是通过放出正电子和中微子实现的， 也就是在原子中碎裂成一个质子和一个正电子，正电子由于其正电荷会被周围的电子吸收导致最后衰变的产物会少一个电子； β-衰变是指原子的质子数目稳固，中子数目削减，放出一个负电子和一个反中微子。 γ衰变是指放射性核发生γ射线而不改变质子、中子数的放射性衰变形式， γ射线属于电磁波，具有很强的穿透力。
这些衰变历程不仅会影响化学元素的性子，尚有重要的用途。例如行使核衰变做辐射治疗可以治疗多种疾病，行使放射性同位素举行射线检测可以检测种种物体和质料。
体会核衰变有助于我们对原子结构和核物理的明晰以及在现实应用中的数据剖析。