Bila radiasi menembus sel-sel hidup akan terjadi ionisasi atau eksitasi dari atom-atom dan molekul-molekul dalam struktur sel. Perubahan ini mempengaruhi energi ikatan dari atom dan molekul. Bila molekul- molekul menjadi pecah, sebagian akan jadi bermuatan listrik yang biasa disebut radikal dan ion-ion yang pada umumnya secara kimiawi tidak stabil. Karena sel mengandung banyak air, radikal penting yang terbentuk adalah radikal dari molekul-molekul air.
Effek selanjutnya ditimbulkan bila radikal-radikal dan ion-ion ini berinteraksi dengan sel lain, hingga terjadi kerusakan secara direct (langsung) dan indirect. Kerusakan besar yang terjadi dalam inti sel dan kerusakan cytoplasma akan menimbulkan effek yang besar pada sel. Proses yang terjadi dalam sel ini adalah merupakan fungsi dari dosis radiasi dan dapat menimbulkan kematian sel.
Beberapa kerusakan dalam sel masih dapat disembuhkan oleh sel sendiri atau penggantian sel rusak oleh mitosis dari sel yang baik.
Sampai saat sekarang belum diketahui adanya Threshold dose dimana dibawah dose ini tak akan terdapat effek biologis. Response terhadap radiasi biasa disebut radiosensitivitas. Selsel yang lebih aktif dalam reproduksi, yang mempunyai kecepatan metabolisme yang besar dan yang memberi makan (nourished) lebih dari yang lain adalah lebih sensitif terhadap radiasi. Dalam tubuh sumsum tulang, jaringan lympoid dan organ reproduksi paling sensitif terhadap radiasi sedangkan tulang dan otot adalah kurang radiosensitif.
1. Effek somatik
Effek dari setiap kerusakan yang mempengaruhi individu sendiri suatu kerusakan dari organ dalam tubuh dapat menimbulkan effek pada organ yang lain.
Faktor-faktor yang mempengharuhi penentuan effek somatik :
- Sifat dari macam radiasi
- Dosis serap
- Distribusi waktu
- Distribusi dosis
2. Effek genetik
Effek dari setiap kerusakan yang mempengaruhi keturunan. Radiasi dapat menimbulkan perubahan atau mutasi dari beberapa effek genetik disebabkan oleh kerusakan Chromosome.
3. “Late” effek
Effek dari radiasi timbul setelah beberapa lama sesudah kena radiasi. Waktu elapse ini mungkin lama sekali hingga sukar untuk melihat hubungan radiasi dengan effek ini, juga “late effek” ini dapat ditmbulkan juga oleh hal lain.