核辐射对生物最恐怖的损伤是会直接灼伤皮肤，使皮肤肌肉溃烂，但是最严重的损伤应该是对基因的影响，会导致突变的产生，其中部分可遗传的变异有可能在种群中扩散。
核辐射是放射性物质裂变或者重核衰变时产生的能量流，主要是分为α、β、γ三种射线，α射线是氦核，元素的核在放射释放能量的催动下可以冲击其他的物质微粒，导致电子的逸散、物质构造的改变，不过由于核相对于电子更大，因此穿透性不是很强，一张纸就能挡住，但是冲击别的物质甚至可以导致新的物质形成，氦核和别的物质的核随机碰撞有可能产生新的元素核。
β射线是电子流，电子的体积很小，会更强烈地冲击物质，也能导致物质性质变化，照射皮肤后烧伤明显，穿透性也不是很好，一个木板之类的东西就能挡住；最强烈的是γ射线，这是一种短波辐射，穿透力很强，可以激发物质元素和或者电子，使物质微粒“震荡”，造成物质性质改变。核辐射对于生物的危害有直接伤害、急性伤害和遗传损伤等。
直接伤害：由于核辐射都是很微小的物质或者电磁波，冲击生物组织蛋白等，会导致蛋白构造改变，进而导致细胞死亡，剧烈的辐射冲击可以直接因为放射出的物质微粒冲击组织物质产生大量热量使温度升高（温度其实就是物质微粒活动剧烈程度的反应），会灼伤皮肤，若是随着呼吸进入呼吸道还会灼伤呼吸道，导致呼吸道渗出很多液体或者结构变形进而导致窒息等事件，放射微粒还会作用于组织，导致内出血等不良事件。
急性伤害其实也是直接伤害，是短时间内接触了超出人体组织承受极限的放射线导致的损伤，对于人而言超过4000毫西弗时，很快就导致死亡。
前苏联切尔诺贝利核事故中，4号机组瞬间爆炸导致数百吨放射性物质被吹散在周围的环境中，周围也散落了很多依附放射物质的石墨棒，早期的一些火警没有得到充足的信息，匆忙赶入现场救灾，电站的工作人员也有不少没能及时撤离，导致很多人直接接触到大量放射性物质，很快就出现了流鼻血等现象，后来很多人住院，但是由于吸入了很多放射性物质，放射性物质持续在内脏处裂变直接伤害内脏器官，使很多人因为多器官衰竭死亡。
遗传损伤主要是由于射线能量密集波长短又具有穿透性，可以直接冲击生物细胞的核酸。核酸是细胞最重要的物质，记载着生命信息，通过转录翻译蛋白质指导生命功能，核酸一旦被直接损伤，细胞的功能就改变了，急性伤害中也有此类伤害，不过那需要短时间接触大量的射线。而小剂量放射线的长时间作用，也可以导致基因的突变，有一些是组织细胞的恶变，在前苏联事故后遭受射线袭扰的人们白血病的发病增加。
如果突变发生于分化为生殖细胞的体细胞中，还会随着生殖过程遗传给后代，可能造成肢体残缺、智力低下等多种损伤，有一些虽然不会表现出来，比如某些导致更易患癌的基因，随着生殖在种群中扩散可能会对种群不利。不过，实际上人类就生活在放射环境中，只是周围放射物质很稀薄，放射剂量很小，人类适应了这样的环境，受到的影响也非常小。不但环境中的射线依然能随机地造成基因的突变，也可能和某些疾病的发生有关。更重要的意义是，这种因素和也促进着人类的进化，因为基因突变是随机的。