1個またはそれ以上の不対電子を持つ原子または分子をいう。ラジカルは一般に不安定であり、単離できるものは少なく、反応や分解の中間体として存在していることが多い。ただし、稀に溶液中で安定に存在するものもある。物質が放射線のエネルギーを吸収するとその構成原子、分子にイオン化や電子励起を引き起こし、初期過程を経て溶媒和電子、イオンラジカル及び中性のラジカルを生成する。これらのラジカルは反応活性であり、種々の反応を行った後に最終的な分解生成物に至る。たとえば、酸素分子からオゾン、水分子からは水素と過酸化水素、有機化合物からは水素と種々の分解生成物が得られる。これらの反応を放射線分解という。