Vlastní přeměna jednoho jádra proběhne velmi rychle, ale tento děj nenastává u všech jader současně. Určit, které jádro a v kterém okamžiku se rozpadne, zatím nedovedeme. Z tohoto důvodu byla zavedena veličina zvaná poločas rozpadu.
Poločas rozpadu je doba (časový interval), za kterou se rozpadne polovina přítomných jader redioaktivního nuklidu. Poločas rozpadu je nezávislý na původním množství radiaktvní látky a není možné ho ovlivnit změnou vnějších faktorů, například zvýšením teploty. Závisí výhradně na daném nuklidu a je pro něj stálou, konstantí veličinou. Po uplynutí deseti poločasů rozpadu je radioaktivní látka prakticky "vymřelá". Po této době je v soustavě méně než tisícina původních atomů. Poločasy rozpadu jednotlivých nuklidů jsou rozdílné.
Uvedené poznatky o nestabilních jádrech a poločasu rozpadu se využívají například při určování stáří některých archeologických nálezů. Nejznámější je tzv. radiouhlíková metoda.