天然存在的元素，大多是同位素的混合物。同位素间尽管核重量不同，但核外电子数相同，化学性质也相同。放射性同位素(radioisotope)的核不稳定，随机衰变成为另一种原子的同时，释放出β或γ射线。放射性同位素很少天然存在，需在原子炉中用高能粒子轰击原子产生。生物学研究中常用的放射性同位素有32P、131I、35S、14C、45Ca、3H等。放射线可以用几种不同方法检测。如果是β粒子可以用盖革计数器或液体闪烁计数器定量计数。常常用这种方法对生物样品中放射性同位素标记的某种分子进行定性或定量检测。
放射性自显影技术(autoradiography)是用放射性同位素标记生物样品中的大分子或其前体物质，然后通过乳胶感光（卤化银还原成为银原子），显示出被标记物在组织和细胞内的位置、数量及其变化。在放射性同位素实验中常用的35S、14C、3H是弱放射性同位素，32P是强放射性同位素。实验中常以3H-亮氨酸和35S蛋氨酸标记蛋白质，用3H-岩藻糖和3H-甘露醇标记糖类，3H-胸腺嘧啶脱氧核苷3H-胸苷或3H-尿苷标记核酸。
放射性自显影技术的具体操作步骤是：
首先，用注射、掺入、脉冲标记等方法将放射性化合物渗入活细胞，培养不同时间后取样固定，制备光、电镜切片；在暗盒中把感光乳胶裂盖在切片上存放数日。由于放射性同位素衰变使乳胶感光（自显影过程），经过显影和定影，根据银盐颗粒所在位置即可知道细胞中放射性物质的分布情况。
例如，用放射性前体3H-胸苷，3H-尿苷分别脉冲渗入培养细胞，显示DNA是在细胞核中合成并保留在核内，而RNA最初在细胞核内合成，然后很快积累于细胞质中。放射自显影是一种很灵敏的技术，在适宜的条件下几乎能检测出放射性原子的每次衰变，在细胞生物学研究领域中曾经发挥并且还在发挥着重要的作用。
通过检测放射性标记物质在细胞内的定位来观察某一特定生化反应过程的技术。
在含有放射性同位素的组织切片上涂一薄层感光乳胶【放射性同位素的电离射线对乳胶(含AgBr 或 AgCl)- -感光作用】，乳胶经组织发出的射线暴光，对细胞内生物大分子进行定性、定位与半定量研究
在显微镜下通过观察银颗粒定位，可以获知细胞中有放射活性的位点