A szén-12, a szén-13 és a szén-14 mind szén. Mindegyiknek hat protonja van. De a szén-12-nek hat neutronja, a szén-13-nak hét, a szén-14-nek pedig nyolc van. Ezek izotópok, ugyanazon elem atomjai különböző neutronszámmal. A protonok száma határozza meg az elemet. A neutronok száma határozza meg az izotópot. A legtöbb elemnek több izotópja van, és némelyiknek több tucatja.

Az izotópok kémiailag ugyanúgy viselkednek, mivel azonos számú elektronjuk van. Tömegükben azonban különböznek, ami kismértékben befolyásolja a fizikai tulajdonságokat, és drámaian a mag stabilitását. Egyes izotópok stabilak. Mások radioaktívak, idővel bomlanak és sugárzást bocsátanak ki. A szén-14 radioaktív, felezési ideje körülbelül 5730 év. Ez hasznossá teszi szerves maradványok kormeghatározására, akár 50 000 éves korig.

Az izotópoknak számos felhasználási módjuk van. A deutérium és a trícium a hidrogén izotópjai, amelyeket a magfúzióban és nyomjelzőként használnak a kémiában. Az urán-235-öt és az urán-238-at nukleáris üzemanyag és fegyverek előállításához választják szét. A radioaktív izotópokat az orvostudományban képalkotásra és terápiára használják. A stabil izotópokat környezeti vizsgálatokban, élelmiszer-hitelesítésben és forenzikus medicinában alkalmazzák. Egy minta izotóparánya felfedheti annak eredetét, történetét és korát.