天然放射性核素是天然放射性系列中的核素的统称。自然界中天然存在某些放射性核素，它们不断产生连续的衰变，构成放射性系列。天然放射性系列有三个，即以92238U为首的铀系，以92235U为首的锕铀系或锕系和以90232Th为首的钍系。他们都有相当长的半衰期（以上三者分别为4.49×109年、7.13×108年和1.39×1010年），其原子从开始一直存留到现在。其它原子序数大于81的放射性核素均属重元素，这些核素之所以存在是由于铀和钍的长寿命核素不断衰变的结果。另外，通过对可能的天然放射性系统的研究，证实周期系中的某些天然放射性核素，它们不属于上面的三个系列之内，其中包括钾-40（T1/2=1.2×109年）、铷-87（T1/2=6.0×1010年）、铟-113（T1/2=6×1014年）、镧-138（T1/2=1.2×1011年）、钐-152（T1/2=2.5×1011年）、镏-176（T1/2=2.4×1010年）、铼-187（T1/2=4×1012年）。