核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。例如，原子核里有6个质子和6个中子的碳原子，质量数是12，称为碳-12核素，或写成12C核素。
原子核里有6个质子和7个中子的碳原子，质量数为13，称13C核素。氧元素有16O，17O，18O三种核素。具有多种核素的元素称多核素元素。
自然界仅有一种核素存在的元素称为单核素元素，如氦、氟、铝、钠等20种元素。质子数为偶数的元素，可有较多的稳定核素，一般不少于3个，而质子数为奇数的元素，通常只有一个稳定核素，从不会多于两个，这是由核子的结合能所决定的。
多核素元素中各核素互称同位素，因为它们处于周期表中同一位置上，化学性质基本相同，但核性质不同；单核素元素没有同位素。核素的质量即原子质量，总小于孤立质子、中子和电子的质量总和，在概念上也不等于质量数，在数值上除12C外均与质量数稍有不同。
核素的质量是用质谱仪测定的，这种测定很先进，可测得7位或更多位有效数字。
