Istnieje wiele skutków promieniowania jonizującego w zależności od otrzymywanej dawki. Promieniowanie jonizujące to fale lub cząstki, które powodują, że uderzane atomy tracą swoje elektrony, jonizując atomy. Proces ten może mieć szkodliwy wpływ na organizmy żywe, ponieważ zjonizowane atomy, znane również jako wolne rodniki, uszkadzają organizm ludzki na poziomie genetycznym. W zależności od dawki, skutki promieniowania jonizującego mogą wahać się od braku zauważalnych objawów do raka. Ponieważ promieniowanie jonizujące jest problemem w wielu branżach, istnieją różne przepisy i środki ochronne mające na celu ochronę pracowników.
Podstawowymi źródłami promieniowania jonizującego są promienie kosmiczne, synteza jądrowa, rozszczepienie jądrowe i rozpad radioaktywny. Każde z tych źródeł może wytwarzać jeden z trzech głównych rodzajów promieniowania jonizującego: alfa, beta i gamma. Alfa jest najmniej szkodliwa, podczas gdy gamma, wytwarzana w dużych ilościach podczas wybuchu jądrowego, jest najbardziej szkodliwa. W celu ochrony przed promieniowaniem gamma koniecznych jest wiele środków bezpieczeństwa. Nie oznacza to jednak, że ogromna dawka promieniowania alfa lub beta nie zaszkodziłaby człowiekowi.
Skutki promieniowania jonizującego zaczynają się na poziomie komórkowym. W momencie ekspozycji wolne rodniki przechodzą przez organizm z prędkością światła. To właśnie w jądrze komórkowym, miejscu przechowywania materiału genetycznego organizmu, bombardowanie powoduje największe szkody. Jeśli nić DNA zostanie uszkodzona w niewielkim stopniu, DNA może się naprawić. Dodaj trochę więcej uszkodzeń, a komórka ulegnie samozniszczeniu, aby nie powodować dalszych szkód dla organizmu.
Skutki promieniowania jonizującego stają się problemem, gdy komórka jest tak uszkodzona, że jej mechanizm samozniszczenia przestaje działać. U zwierząt jedna komórka może stać się nasieniem nowotworu złośliwego. Wyższe dawki promieniowania jonizującego mogą powodować rozwój kilku guzów w całym ciele. Najbardziej ekstremalne efekty występują, gdy zwierzę otrzymuje śmiertelną dawkę promieniowania jonizującego. Szybko dzielące się komórki, takie jak te znajdujące się w szpiku kostnym i wyściółce przewodu pokarmowego, umierają masowo z powodu ich uszkodzonego DNA; śmierć jest prawie pewna.
W branżach, w których pracownicy są narażeni na skutki promieniowania jonizującego, obowiązują na ogół zasady i środki ochronne mające na celu zapobieganie narażeniu. Na przykład elektrownie jądrowe i laboratoria badań jądrowych mają osłony ołowiane i grafitowe, aby chronić inżynierów przed materiałami radioaktywnymi. Obiekty te mają również detektory promieniowania, które mogą szybko powiadomić pracowników o wystąpieniu jakiegokolwiek wycieku promieniowania. Większość szpitali z pracowniami rentgenowskimi stosuje te same zabezpieczenia. W lotnictwie komercyjnym wiele linii lotniczych uniemożliwia kobietom w ciąży działanie w załodze lotniczej z powodu zwiększonego poziomu promieniowania jonizującego obecnego w górnych warstwach atmosfery.