原子核自發發射壹個β粒子或俘獲壹個軌道電子的轉變。釋放電子的衰變過程稱為β衰變;正電子發射的衰變過程稱為β+衰變。在正β衰變中,原子核中的壹個質子轉變為壹個中子,同時釋放出壹個正電子和壹個中微子;在負β衰變中,原子核中的壹個中子轉化為壹個質子,同時釋放出壹個電子和壹個反中微子。另外,電子俘獲也是β衰變的壹種,稱為電子俘獲β衰變。
因為β粒子是壹個電子,而電子的質量比原子核的質量小得多,所以壹個原子核釋放出壹個β粒子後,它的質量只是稍微減少了壹點。但是新原子核的質量數不變,電荷數變化壹個單位。β衰變釋放的電子能量是連續分布的,但每個衰變模式都有壹個最大極限,可以達到幾萬億電子伏以上,這部分能量被中微子帶走了。