Kun säteilyllä on riittävästi energiaa, se kykenee irrottamaan atomeista elektroneja tai rikkomaan aineen molekyylejä. Tällaista säteilyä kutsutaan ionisoivaksi säteilyksi. Ionisoiva säteily on vaarallista eliöille, koska ionisaatio muuttaa aineiden kemiallisia ominaisuuksia ja voi aiheuttaa häiriöitä solujen toiminnassa. Altistuminen suurelle määrälle ionisoivaa säteilyä voi tappaa eliön. Ionisoivaa säteilyä voi syntyä monin eri tavoin, esimerkiksi radioaktiivisten ydinten hajotessa.

Sähkömagneettinen säteily absorboituu fotoneina, joiden energia on sitä suurempi, mitä lyhyempi on säteilyn aallonpituus. Sähkömagneettisen säteilyn lajeista röntgen- ja gammasäteily ovat ionisoivaa säteilyä. UV-säteily on jossain määrin ionisoivaa, sillä sen ionisointikyky riippuu sen tarkasta aallonpituudesta sekä aineesta, johon se kohdistuu.

Hiukkassäteilyn osalta mikä tahansa riittävän suurienerginen hiukkassäteily on ionisoivaa. Vaarallisuus ei liity hiukkaseen sinänsä, vaan sen suureen liike-energiaan, jolla se pystyy aiheuttamaan muutoksia aineen rakenteessa. Tyypillisimmät tapaukset ovat alfa- (heliumatomin ydin), beeta- (elektroni tai positroni) ja neutronisäteily. Näitä hiukkassäteilyn lajeja syntyy myös radioaktiivisen hajoamisen yhteydessä, mutta on syytä huomata, ettei mikään säteily sellaisenaan ole radioaktiivista. Radioaktiivisuus on ydinten ominaisuus ja myös muista lähteistä voi syntyä samanlaista säteilyä kuin radioaktiivisista ytimistä.

Tavanomainen ionisoiva säteily ei ole aistein havaittavissa. Tämän vuoksi säteilyolosuhteita tarkkaillaan, ja säteilyn hyötykäyttöä säädellään viranomaisten toimesta. Jos säteilyn lähde tunnetaan, ASE-muistisäännön mukaiset tekijät ovat olennaisia säteilyltä suojauduttaessa:

• Aika säteilyn vaikutuksessa
• Suojien käyttö
• Etäisyys säteilyn lähteeseen.

Säteilyn haittavaikutukset perustuvat sen siirtämään energiaan. Pidemmässä ajassa energiaa siirtyy enemmän, joten säteilylähteen läheisyydessä vietetty aika tulee minimoida. Kaikki säteily vaimenee väliaineessa, joten suojien käyttö pienentää henkilöön kohdistuvan säteilyn määrää. Kaikkein läpäisykykyisimmiltä säteilyn lajeilta suojautuminen edellyttää tiheää ainetta, kuten lyijystä valmistettuja suojia. Vaikkei varsinaisia suojia olisi käytettävissä, säteily leviää ympäristöön niin, että sen määrä vähenee etäisyyden kasvaessa. Siksi myös etäisyys lähteeseen vähentää säteilyn haittavaikutuksia.