Penangkapan elektron terjadi di dalam inti atom yang memiliki banyak proton dan sedikit neutron. Selama proses ini, salah satu proton dalam inti atom menarik elektron yang mengorbit dan menetralkan elektron dan dirinya sendiri. Hal ini menyebabkan atom tersebut meluruh dan menjadi unsur yang berbeda dengan massa atom yang sama. Penangkapan elektron tidak terjadi pada semua unsur dan tidak terjadi pada proton atau elektron yang bukan bagian dari atom yang relatif masif.
Atom dapat mengalami peluruhan radioaktif dalam beberapa cara yang berbeda, termasuk melalui penangkapan elektron. Proses ini umumnya terjadi pada atom yang tidak memiliki energi yang cukup untuk berpartisipasi dalam jenis radioaktivitas lain, termasuk emisi positron, yang terjadi melalui proses serupa. Jumlah energi yang dibutuhkan untuk menggunakan salah satu proses peluruhan ini ditentukan dengan membandingkan jumlah energi dalam atom dengan jumlah dalam atom anak yang dapat meluruh. Atom yang menangkap elektron membutuhkan energi lebih sedikit daripada atom radioaktif lainnya.
Ketika sebuah atom meluruh melalui proses penangkapan elektron, ia menarik salah satu elektronnya sendiri ke dalam nukleusnya. Elektron ini biasanya diambil dari kulit elektron K atau L, yang merupakan dua kulit yang paling dekat dengan inti atom. Proton dan elektron bebas tidak dapat saling berinteraksi melalui proses penangkapan elektron.
Setelah elektron ditarik ke dalam inti atom itu diserap oleh salah satu proton. Proton inilah yang dikatakan menangkap elektron. Reaksi yang terjadi antara proton dan elektron menyebabkan kedua partikel ini menetralkan, menghasilkan neutron dan neutrino, yang merupakan partikel kecil yang mirip dengan elektron meskipun tidak memiliki muatan. Neutron tetap berada di inti atom sementara neutrino dikeluarkan dari atom.
Setelah penangkapan elektron terjadi, atom adalah elemen yang berbeda dari yang awalnya. Atom anak ini akan menjadi elemen yang secara langsung mendahului atom induk pada tabel periodik karena akan memiliki satu proton lebih sedikit di dalam nukleus, dan atom ditentukan oleh jumlah proton yang mereka miliki. Perubahan satu unsur menjadi unsur lain menyebabkan atom menjadi tereksitasi. Energi ekstra ini dilepaskan melalui pelepasan elektron ekstra, sinar-x, dan terkadang sinar gamma. Pelepasan sinar-x dan sinar gamma inilah yang membuat proses penangkapan elektron menjadi radioaktif.