Le radiazioni ionizzanti hanno energia sufficiente a strappare elettroni agli atomi della materia che attraversano. Comprendono radiazioni corpuscolari, come particelle alfa, beta e neutroni, e radiazioni elettromagnetiche, come raggi X e gamma. La disciplina di riferimento è il D.Lgs. 101/2020, che ha recepito la Direttiva 2013/59/Euratom e ha abrogato il D.Lgs. 230/95. Il Titolo VIII del D.Lgs. 81/08 vi rinvia, ma i principi generali di prevenzione e gli obblighi di valutazione del rischio restano validi.
Tre grandezze sono indispensabili. L'attività di una sorgente si misura in becquerel, pari a un decadimento al secondo. La dose assorbita, cioè l'energia ceduta per unità di massa, si misura in gray. La dose equivalente e la dose efficace, che tengono conto rispettivamente del tipo di radiazione e della diversa sensibilità degli organi, si misurano in sievert e, in ambito lavorativo, si usano i millisievert.
Il sistema di radioprotezione poggia su tre principi. La giustificazione richiede che ogni pratica che comporta esposizione produca un beneficio superiore al detrimento. L'ottimizzazione impone di mantenere le esposizioni al livello più basso ragionevolmente ottenibile, il criterio noto come ALARA. La limitazione delle dosi stabilisce che le dosi individuali non superino i limiti fissati. Per le sorgenti esterne la protezione si basa su tempo, distanza e schermatura: ridurre il tempo vicino alla sorgente, aumentare la distanza, interporre materiali adatti come piombo o calcestruzzo.