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。