Efek radiasi pada sel hidup bervariasi, tergantung pada jenis, intensitas paparan, dan sel. Untuk tujuan kita, “radiasi” mengacu pada emisi energi pengion, seperti neutron, foton, dan partikel bermuatan energi tinggi seperti sinar gamma. Ada beberapa jenis yang berbeda, termasuk radiasi kosmik dari luar angkasa, radiasi terestrial yang dipancarkan oleh unsur-unsur radioaktif di dalam tanah, dan radiasi buatan manusia, seperti yang dilepaskan oleh ledakan bom atom.
Sel-sel hidup sebenarnya menangani cukup banyak radiasi; sekitar 360 milirem per tahun di Amerika Serikat, misalnya. Milirem, kebetulan, adalah satuan dosis; mereka digunakan untuk menghitung hasil paparan dari hal-hal seperti sinar-x di rumah sakit. Tingkat paparan mematikan bervariasi antara individu dan itu tergantung pada jenis paparan; paparan tunggal mematikan sekitar 300,000 milirem, misalnya, sementara dosis yang lebih tinggi dapat ditoleransi jika itu adalah hasil dari paparan yang berkepanjangan dari waktu ke waktu.
Pada tingkat rendah, kerusakan radiasi dapat diperbaiki oleh sel-sel hidup tanpa efek buruk. Dosis yang lebih tinggi dapat menyebabkan sel menjadi steril, atau dapat mengganggu kemampuan sel untuk mereproduksi dirinya sendiri dengan benar, menyebabkan mutasi. Banyak kanker, misalnya, terkait dengan paparan radiasi yang membingungkan sel, menyebabkan mereka bermutasi dan berkembang biak dengan cepat. Pada dosis yang sangat tinggi, radiasi menyebabkan kematian sel, melalui proses yang disebut termalisasi, yang pada dasarnya memasak sel dari dalam ke luar.
Paparan dapat menyebabkan kerusakan sel dalam dua cara berbeda. Dalam pengertian pertama, tindakan radiasi langsung, itu merusak molekul secara langsung; seperti misalnya ketika radiasi mengganggu molekul DNA, menyebabkan kerusakan sel. Ini juga dapat menyebabkan kerusakan tidak langsung, dengan mengionisasi molekul, mengubahnya menjadi senyawa yang berpotensi beracun yang berinteraksi dengan molekul sehat dan menyebabkan kerusakan. Oksigen, hidrogen, nitrogen, dan karbon semuanya sangat rentan terhadap ionisasi; sayangnya untuk sel-sel hidup, unsur-unsur ini membuat banyak organisme hidup.
Pada dosis yang sangat tinggi, radiasi akan menyebabkan kerusakan organ dan jaringan yang masif yang terlalu luas untuk diperbaiki oleh tubuh. Hal ini menyebabkan sindrom radiasi akut, juga dikenal sebagai penyakit radiasi. Kondisi ini seringkali sangat menyakitkan dan tidak menyenangkan, dan menyebabkan kematian. Pada dosis yang lebih rendah, kerusakan yang disebabkan mungkin pada tingkat yang lebih halus, dan dapat bermanifestasi sebagai kanker atau melalui cacat lahir yang disebabkan oleh kerusakan jaringan reproduksi di kemudian hari. Beberapa sel sangat rentan terhadap kerusakan, terutama sel yang berkembang biak dengan cepat; Inilah sebabnya mengapa ibu hamil perlu berhati-hati di sekitar sumber radiasi, karena dapat merusak janin yang sedang berkembang.
Salah satu penyebab radiasi yang lebih berbahaya adalah isotop radioaktif, karena isotop ini akan terakumulasi dalam tubuh dan memancarkan radiasi, berbeda dengan paparan partikel radioaktif satu kali seperti yang dipancarkan dalam sinar-x. Untuk alasan ini, orang yang bekerja di sekitar isotop radioaktif harus sangat berhati-hati, dan yang digunakan dalam prosedur seperti pencitraan medis memiliki waktu paruh yang sangat singkat, yang berarti bahwa mereka cepat meluruh dan dikeluarkan oleh tubuh.