碳-12、碳-13 和碳-14 都是碳原子。它们都含有六个质子。但碳-12 有六个中子，碳-13 有七个中子，碳-14 有八个中子。它们是同位素，是同一种元素的不同原子，只是中子数不同。质子数决定了元素的种类，中子数决定了同位素的种类。大多数元素都有多种同位素，有些元素甚至有几十种。

同位素由于具有相同数量的电子，因此化学性质相同。但它们的质量不同，这会对物理性质产生轻微影响，但对核稳定性则影响巨大。有些同位素是稳定的，而另一些则具有放射性，会随时间衰变并释放辐射。碳-14 就是一种放射性同位素，其半衰期约为 5730 年。这使得它可用于测定距今约 5 万年的有机遗骸的年代。

同位素用途广泛。氘和氚是氢的同位素，用于核聚变和化学示踪。铀-235和铀-238被分离出来用于制造核燃料和核武器。放射性同位素在医学上用于成像和治疗。稳定同位素用于环境研究、食品鉴定和法医学。样品的同位素比值可以揭示其来源、历史和年代。