碳-12、碳-13 和碳-14 都是碳原子。它們都含有六個質子。但碳-12 有六個中子，碳-13 有七個中子，碳-14 有八個中子。它們是同位素，是同一種元素的不同原子，只是中子數不同。質子數決定了元素的種類，中子數決定了同位素的種類。大多數元素都有多種同位素，有些元素甚至有數十種。

同位素由於具有相同數量的電子，因此化學性質相同。但它們的品質不同，這會對物理性質產生輕微影響，但對核穩定性則影響巨大。有些同位素是穩定的，而有些則具有放射性，會隨時間衰變並釋放輻射。碳-14 是一種放射性同位素，其半衰期約為 5730 年。這使得它可用於測定距今約 5 萬年的有機遺骸的年代。

同位素用途廣泛。氘和氚是氫的同位素，用於核融合和化學示蹤。鈾-235和鈾-238被分離出來製造核燃料和核武。放射性同位素在醫學上用於成像和治療。穩定同位素用於環境研究、食品鑑定和法醫學。樣本的同位素比值可以揭示其來源、歷史和年代。