外部から中性子などの衝撃や外部からのエネルギーを加えることをしないで、原子核が自然に核分裂を起こす核分裂現象をいう。原子番号Ｚが93以上の超ウラン元素で自発核分裂の発生確率がより高い。自発核分裂でも高速の中性子が放出されるので核燃料の貯蔵や再処理などでその影響を考慮する必要がある。人工の自発核分裂性核種の²⁵²Cf（カリホルニウム252）は、原子炉の起動用中性子源や中性子ラジオグラフィなど各種の用途に広く用いられる。