放射線源を体の内部に取り込んだ場合の被曝を内部被曝という。これに対し、放射線源が体外にあって放射線だけが体に照射された場合の被曝を外部被曝という。放射線源を体内に取り込む経路には以下のようなものがある。

• 放射性物質を口から取り込む（汚染された飲食物を摂取するなど）
• 放射性物質が皮膚の傷口から血管に入る
• 放射性物質のエアロゾルまたは気体を肺で吸い込む

したがって、閉じていない傷のある者は放射性物質の取り扱いを避けるべきである。また、放射性のエアロゾルまたは気体のある雰囲気中ではそれを除去できるフィルターを有した呼吸保護具等を装備しなければならない。放射性物質が皮膚表面に付着しただけでは内部被曝とはならないが、手を汚染した場合は、その後の飲食、喫煙または化粧などによって汚染を体内に取り込む可能性が高い。したがって、放射性物質を取り扱う区域内では飲食、喫煙または化粧を行ってはならず、また取り扱いを中断・終了するときは必ず手に汚染がないことを放射線測定器で確認しなければならない。

内部汚染を起こした場合、汚染の除去は外部汚染よりはるかに困難となるので、より長期間被曝することになる。

体内に取り込まれた放射性物質がどのように振舞うかは、その元素の種類と化学形により様々である。例えば、ヨウ素は甲状腺に集まる性質があり、ストロンチウムは骨中のカルシウムと置き換わって体内に蓄積することが知られている。