存在于生物体内某特定组织中的放射性同位素，由于生物学的过程，比如通过代谢或排泄就会使之从该组织中排出，通常这种过程是按指数函数发生，也可以与其近似的比例发生。在这种情况下，当放射性同位素的量降到开始量的1/2时所需的时间就称为生物半衰期。这是和放射性同位素自发衰变时的物理半衰期相对应的词。组织中存在的放射性同位素通过自发衰变和生物过程两方面使放射性减少，此两过程共同造成的、使放射性强度降为开始时的1/2时所需的时间叫做有效半衰期（effective half-life）。射线对组织的作用是有效半衰期越长作用越大。如果生物半衰期是T′，物理半衰期为T″，那么有效半衰期可由下式求出：

　　再有当代谢循环处于恒定状态下，在某一时刻将生物体内的物质用同位素作标记，那么标记物的生物半衰期T′和代谢循环率（r）之间有T′＝（ln2）/r这样的关系。