Naturalnie występujące pierwiastki na Ziemi mają dwa źródła. Pierwsze pochodzą jeszcze z czasów formowania się Układu Słonecznego. Duża część pierwiastków cięższych od żelaza, w tym uran i tor, powstały jeszcze w poprzednich generacjach gwiazd, na przykład podczas zderzeń gwiazd neutronowych. Z tej materii powstała następnie Ziemia. Ponieważ okres połowicznego zaniku niektórych nuklidów jest bardzo długi (U-238 4.5 miliarda lat, U-235 0.7 miliarda lat, Th-232 14 miliardów lat, K-40 1.2 miliarda lat), to po prostu nie zdążyły się one jeszcze w całości rozpaść. Jednocześnie tłumaczy to fakt, że U-235 stanowi tylko 0.7% naturalnie występującego uranu – ten izotop uległ rozpadowi w znacznie większym stopniu. Oba izotopy uranu i tor dają początek łańcuchom rozpadów (szeregom radioaktywnym) i w ten sposób w środowisku występują także krótko żyjące izotopy takie jak radon-222 (3.8 dnia).

Drugim źródłem promieniotwórczych pierwiastków jest promieniowanie kosmiczne. Nieustannie zachodzące reakcje jądrowe w atmosferze bombardowanej protonami i innymi jądrami pochodzącymi ze Słońca i kosmosu powoduje powstawanie, mniej więcej w stałym tempie, izotopów takich jak węgiel-14 (okres połowicznego zaniku 5730 lat) czy chlor-36 (300 tys. lat).