Există multe efecte ale radiațiilor ionizante în funcție de doza pe care o primește. Radiația ionizantă este fie valuri, fie particule care fac ca atomii pe care îi lovesc să-și piardă electronii, ionizând atomii. Acest proces poate avea un efect dăunător asupra organismelor vii, deoarece atomii ionizați, cunoscuți și sub numele de radicali liberi, dăunează organismului uman la nivel genetic. În funcție de doză, efectele radiațiilor ionizante pot varia de la lipsa de simptome vizibile până la cancer. Deoarece radiațiile ionizante reprezintă o preocupare în multe industrii, există reglementări și măsuri de protecție diferite pentru a proteja angajații.
Sursele primare de radiații ionizante sunt razele cosmice, fuziunea nucleară, fisiunea nucleară și dezintegrarea radioactivă. Oricare dintre aceste surse poate produce unul dintre cele trei tipuri principale de radiații ionizante: alfa, beta și gamma. Alfa este cel mai puțin dăunător, în timp ce gama, produsă în cantități mari în timpul unei explozii nucleare, este cea mai dăunătoare. Sunt necesare multe măsuri de siguranță pentru a proteja împotriva radiațiilor gamma. Asta nu înseamnă însă că o doză masivă de radiații alfa sau beta nu ar dăuna unei persoane.
Efectele radiațiilor ionizante încep la nivel celular. În momentul expunerii, radicalii liberi trec prin organism cu viteza luminii. Este în nucleul celulei, zona de depozitare a materialului genetic al unui organism, unde bombardamentul provoacă cele mai multe daune. Dacă o catenă de ADN primește o cantitate mică de daune, ADN-ul se poate repara singur. Adăugați puțin mai multă daune și celula se va autodistruge pentru a nu provoca daune suplimentare organismului.
Efectele radiațiilor ionizante devin o problemă atunci când celula devine atât de deteriorată încât mecanismul său de autodistrugere nu mai funcționează. La animale, o celulă poate deveni sămânța unui cancer malign. Dozele mai mari de radiații ionizante pot cauza dezvoltarea mai multor tumori în tot corpul. Cele mai extreme efecte apar atunci când un animal primește o doză letală de radiații ionizante. Celulele care se divid rapid, cum ar fi cele găsite în măduva osoasă și în mucoasa gastrointestinală mor în masă din cauza ADN-ului lor deteriorat; moartea este aproape sigură.
Industriile ai căror angajați sunt expuși riscului de efectele radiațiilor ionizante au în general politici și măsuri de protecție pentru a preveni expunerea. De exemplu, centralele nucleare și laboratoarele de cercetare nucleară au ecranare atât cu plumb, cât și cu grafit pentru a proteja inginerii împotriva materialelor radioactive. Aceste facilități au, de asemenea, detectoare de radiații care pot notifica rapid angajații dacă ar trebui să apară vreo scurgere de radiații. Majoritatea spitalelor cu laboratoare de raze X au aceleași măsuri de protecție. În aviația comercială, multe companii aeriene împiedică femeile însărcinate să acționeze ca parte a unui echipaj de zbor din cauza nivelurilor crescute de radiații ionizante prezente în atmosfera superioară.