輻射粒子作用於機體時，首先一部分引起生物分子的變化，特別是生物大分子（如DNA、RNA等）的損傷，另一部分則引起水分子電離激發，生成各種自由基和活化分子，再通過這些產物間接損傷生物大分子。生物分子損傷可導致細胞代謝失常，功能和結構破壞乃至死亡，而細胞的損傷和死亡又可導致組織和器官的原發性損傷，或通過神經和體液的作用引起機體的繼發性損傷。生物分子、細胞和器官都具有一定的修復，再生和代償能力，當機體急性損傷得以修復和治癒之後，其中，有些細胞可能改變了結構（如基因突變，染色體畸形等>，而存活的這些細胞如存在於體細胞內，是未來誘發戀症的根源，若存在於生殖細胞，則可能成為遺傳損傷的恨源。
當一定劑量的電離輻射作用於機體後.能引起機體各系統功526能和形態方面的改變。這些改變的綜臺表現即構成急性或慢性放射性損傷的臨床徵象。此外，電離輻射對胎兒的作用，可使其新生兒畸形率、死亡率和智力發育障礙的發生率增高。在受急性或慢性照射的人群中.白血病、肺癌、甲狀腺癌、骨癌等各種癌症的發生率隨受照射劑量新增而增高；還有可能引起遺傳病新增。