Termins “dabiskā radioaktivitāte” attiecas uz jebkuru radioaktivitātes avotu, kas nav cilvēka radīts. Galvenie dabiskās radioaktivitātes avoti ir kosmiskais starojums, zemes starojums un cilvēka ķermeņa materiāla starojums. Lai gan cilvēka radīto ierīču radītais augstais starojuma līmenis nogalina cilvēka šūnas un var izraisīt vēzi, nav konstatēts, ka dabā sastopamais zemais starojuma līmenis nelabvēlīgi ietekmētu veselību. Katrs cilvēks gadā saņem vidēji 2.4 milizīvertus (mSv) dabiskā starojuma, lai gan šis daudzums mainās atkarībā no ģeogrāfiskās atrašanās vietas un nodarbošanās.
Kosmiskais starojums sastāv no subatomiskām daļiņām no kosmosa, galvenokārt protoniem un ūdeņraža kodoliem. Saule arī izstaro starojumu saules uzliesmojumu laikā. Kad šīs uzlādētās daļiņas nonāk Zemes atmosfērā, tās saduras ar atmosfēras atomiem un molekulām, veidojot cita veida subatomiskas daļiņas un radioaktīvos izotopus, tostarp oglekli-14.
Dotā elementa izotopiem būs vienāda skaita protoni, bet neitronu skaits būs atšķirīgs. Oglekļa-14 kodols satur 6 protonus un 8 neitronus, kas kopā veido 14 kodoldaļiņas. Šis izotops ir radioaktīvs, kas nozīmē, ka tas spontāni sadalās un izstaro daļiņas. Ogleklis-14 izstaro elektronu, kas noteiktā laika periodā sadalās stabilā slāpekļa-14 izotopā. Materiālus, kas satur oglekli-14, var novietot ģeoloģiskajā laikā, izmantojot procesu, kas pazīstams kā radiooglekļa datēšana, kurā oglekļa-14 daudzumu materiālā izmanto, lai noteiktu tā vecumu.
Zemes starojums ir otrs lielākais dabiskās radioaktivitātes avots. Šis starojums nāk no oglekļa un kālija, kā arī torija un urāna izotopiem, kas var atrasties augsnē, akmeņos vai ūdenī. Pēdējie divi izotopi sadalās radonā un rādijā, kas ir ārkārtīgi radioaktīvi, lai gan reti. Arī to sabrukšanas ātrums ir diezgan ilgs — piemēram, urāna-238 pussabrukšanas periods ir 4.5 miljardi gadu, kas nozīmē, ka ir nepieciešami 4.5 miljardi gadu, lai noteiktu vielas daudzumu sabrukšanas rezultātā samazinātu uz pusi. Urāna ilgs pussabrukšanas periods padara tā ietekmi uz cilvēku nenozīmīgu.
Papildus sauszemes un kosmiskajiem dabiskās radioaktivitātes avotiem cilvēka organismā esošās vielas rada arī starojumu. Radioaktīvo izotopu masīvam, kas atrodams cilvēka ķermenī, ir sauszemes avots, jo tie ir uzņemti ar pārtiku, ūdeni vai gaisu. Tajos ietilpst ogleklis-14, kālijs-40, urāns, torijs, rādijs un daži citi. Šo vielu koncentrācija lielākoties ir diezgan zema, un lielākā ir oglekļa un kālija koncentrācija.
Dabiskās radioaktivitātes daudzums, ko cilvēks saņem, ir atkarīgs no ģeogrāfiskās atrašanās vietas. Atsevišķos apgabalos ir augsnes, kas bagātinātas ar noteiktu izotopu minerālu nogulumu vai organisko procesu dēļ. Piemēram, mitrājos var būt vairāk urāna, jo notiek šo elementu saturošo organisko materiālu sabrukšana. Augstāka līmeņa apgabali mēdz saņemt vairāk kosmiskā starojuma, jo tie atrodas augstāk atmosfērā. Tā paša iemesla dēļ astronauti un piloti katru dienu saņem vairāk kosmiskā starojuma nekā vidusmēra cilvēks.