放射線には大きく分けて3種類の発生原理があります。
まず一つ目は放射線核種の崩壊によるものです。
これによって発生する放射線の種類としては、α線、β線、γ線といった種類があげられます。
不安定な放射性核種が安定核種になろうとして余剰な粒子をα線、β線として放出し、余剰なエネルギーをγ線として放出します。 　

二つ目は原子核分裂によるものです。これによって発生する放射線の種類としては、中性子線があげられます。
ある種の原子核に中性子が突入すると、その原子核はふたつに分裂します。
その際に2〜3個程度の中性子を放出します。 　

三つ目は金属への電子線放射によるものです。これによって発生する放射線の種類としては、X線があげられます。
金属へ電子が照射されると、電子は急激に減速します。これにより、電子が持っていた運動エネルギーがX線になって放出されます。

上に挙げた放射線には、いずれも電離作用という特徴的な性質があります。
これは、放射線がもつエネルギーによって放射線が物質を通過する際に原子が持つ軌道電子をはじき出すことで起こります。
このように、陽電荷を帯びた状態の原子または分子と自由な電子とに分離することを電離作用といいます。
霧箱実験では、電離作用を利用して放射線を確認します。