Η αποσύνθεση μερικών ουσιών, όπως το ουράνιο-238 και το θόριο-232, εμφανίζεται να συνεχίζεται κατά τρόπο αόριστο χωρίς ανιχνεύσιμη μείωση του ποσοστού αποσύνθεσης ανά μονάδα μάζας του ισοτόπου (ορισμένο ποσοστό αποσύνθεσης). Άλλες ραδιενεργές ουσίες παρουσιάζουν χαρακτηριστική μείωση στο συγκεκριμένο ποσοστό αποσύνθεσης με το χρόνο. Μεταξύ αυτών είναι το ισότοπο θόριο-234 (αρχικά αποκαλούμενο σαν ουράνιο-X), το οποίο, μετά από την απομόνωση από το ουράνιο, διασπάται με τη μισή αρχική ραδιενεργό έντασή μέσα σε 25 ημέρες. Κάθε μεμονωμένη ραδιενεργός ουσία έχει μια χαρακτηριστική περίοδο διάσπασης ή όπως λέγεται χρόνος ημιζωής (ο χρόνος μέσα στον οποίο η αρχική ποσότητα μειώθηκε στο ήμισυ). Επειδή οι ημιζωές τους είναι τόσο μακροχρόνιες που η αποσύνθεση δεν είναι αξιόλογη εντός της περιόδου παρατήρησης, η μείωση του συγκεκριμένου ποσοστού αποσύνθεσης μερικών ισοτόπων δεν είναι αισθητή με τις παρούσες μεθόδους. Το Θόριο-232, παραδείγματος χάριν, έχει χρόνο ημιζωής 14 δισεκατομμύρια έτη.

Ραδιενεργός σειρά αποσύνθεσης Ουρανίου-Ραδίου.

Όταν το ουράνιο- 238 διασπάται λόγω της εκπομπής άλφα σωματιδίων,  διαμορφώνονται σε θόριο- 234. Το  θόριο- 234 είναι ένας πυρήνας που εκπέμπει βήτα σωματίδια και διασπάται για να διαμορφώσει πρωτακτίνιο-234. Εν συνέχεια το πρωτακτίνιο- 234 που εκπέμπει κι αυτός σωματίδια βήτα σχηματίζει ένα νέο ισότοπο του ουράνιου, το ουράνιο- 234. Το ουράνιο- 234 διασπάται λόγω εκπομπής α-σωματιδίων σε μορφή θορίου- 230, και τέλος το θόριο-230 αποσυντίθεται στη συνέχεια λόγω άλφα εκπομπής για να παραγάγει το ισότοπο ράδιο- 226.

Αυτή η ραδιενεργός σειρά αποσύνθεσης, που ονομάζεται ραδιενεργός σειρά ουρανίου-ραδίου, συνεχίζεται ομοίως μέσω ακόμη πέντε άλφα εκπομπών και ακόμη τεσσάρων βήτα εκπομπών έως ότου φθάνει στο τελικό προϊόν, που είναι ένα μη-ραδιενεργό (σταθερό) ισότοπο του μολύβδου (το στοιχείο 82) με μαζικό αριθμό 206.

Κάθε στοιχείο στον περιοδικό πίνακα μεταξύ του ουράνιου και του μολύβδου αντιπροσωπεύεται σε αυτήν την σειρά, και κάθε ισότοπο είναι διακριτό από το χαρακτηριστικό χρόνο ημιζωής του.

Όλα τα μέλη της σειράς έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό: οι μαζικοί αριθμοί τους μπορούν να διαιρεθούν ακριβώς με το τέσσερα εάν ο αριθμός 2 αφαιρεθεί από αυτούς.
Δηλαδή οι μαζικοί αριθμοί τους μπορούν να εκφραστούν με τον απλό τύπο 4n + 2, στα οποία το n είναι ένας ακέραιος αριθμός.

Άλλη φυσική ραδιενεργή σειρά είναι η σειρά του θορίου, που αποκαλείταιο σειρά 4n επειδή οι μαζικοί αριθμοί όλων των μελών του είναι ακριβώς διαιρετοί με το τέσσερα, και η σειρά του ακτινίου, ή 4n+3 σειρά.
Ο μητρικός πυρήνας της σειράς του θορίου είναι το ισότοπο θόριο-232, και το τελικό προϊόν του είναι το σταθερό ισότοπο μόλυβδου-208.
Η σειρά ακτινίου αρχίζει με ουράνιο- 235 (που ονομάζεται actinouranium από τους πρώτους ερευνητές και τελειώνει με τον μόλυβδο-207.