核素是指具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子。同一種同位素的核性質不同的原子核，它們的質子數相同而中子數不同，結構方式不同，因而表現出不同的核性質。核素是具有特定原子量、原子序數和核能態，且平均壽命長得足以被觀測到的一類原子。它是帶有原子中的電子雲的某類特殊原子核，核素的名稱由化學元素符號和質子數加中子數的和組成，例如氫-1、氫-2、氫-3等。根據其來源，核素可分為穩定核素和放射性核素2類，穩定核素是指不會或不易自發進行放射性衰變的核素，而放射性核素則是一類原子核具有過剩的核能的核素，過剩的核能可以從原子核中產生或發射出新的輻射，也可以傳遞給原子中的電子並將其發射出去，這個過程就是放射性衰變。在醫學上，一般使用放射性核素造影顯示異常病變部位，或使用放射性同位素進行放射治療，以治療腫瘤疾病等。
核素圖是以原子序數為橫坐標、中子數為縱坐標排布核素的圖，類似於元素周期表，核素圖基於每個元素已知同位素核性質將核素分類。核素的研究是一門實驗和觀測科學，涉及數據的收集、分類、組織、觀察以及理論化等。