電離輻射把能量傳遞給物質，從原子水平的激發或電離開始，繼而引起分子的破壞，又進一步影響到細胞、組織、器官乃至整體的損傷。這里面不僅有原發作用，還有繼發作用。即遭受損傷的細胞、組織、器官還可以引起機體繼發性的損傷，進而使機體組織發生一系列生物化學變化，代謝的紊亂，機能的失調以及病理形態等方面的改變。損傷嚴重則導致機體死亡。
電離輻射的生物作用是一個包含著一系列矛盾的非常復雜的過程，機體從吸收能量到引起損傷有其特有的原發和繼發反應過程。它要經歷許多性質不同而又相互聯系的變化，在作用時間上可以從1016秒延伸至數年或更長；復雜的機體又存在著對損傷進行修復的能力；并且作用過程還與外界的影響因素有關。
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