Радиоактивный распад плутония происходит несколькими способами: 15

• Электронный захват (и, при достаточной энергии, позитронный бета-распад) с образованием изотопов нептуния. 15
• Бета-минус-распад с образованием изотопов америция. 15
• Альфа-распад с образованием изотопов урана. 15
• Спонтанное деление с образованием широкого спектра дочерних изотопов элементов из средней части периодической таблицы. 15

Наиболее долгоживущие изотопы плутония:

• Плутоний-244 — период полураспада 80,8 млн лет. 1
• Плутоний-242 — 372 300 лет. 1
• Плутоний-239 — 24 110 лет. 1
• Плутоний-240 — 6560 лет. 1
• Плутоний-238 — 87 лет. 1
• Плутоний-241 — 14 лет. 1 Все остальные изотопы имеют период полураспада меньше 3 лет. 1

Некоторые наиболее распространённые изотопы плутония:

• 239Pu. 79 Основной изотоп, используемый при производстве ядерного вооружения и ядерного топлива. 7 Обычно содержание 239Pu в смеси составляет 90–95%, 240Pu — 1–7%, содержание других изотопов не превышает десятых долей процента. 9
• 240Pu. 7 Является основной примесью в 239Pu. 7
• 241Pu. 7 Обычно присутствует в только что выработанном оружейном плутонии. 7 Является единственным основным β-излучателем, однако распадается с образованием более токсичного 241Am. 7
• 242Pu. 7 Используется в качестве трассера для радиохимического анализа. 7
• 244Pu. 7 В обычных ядерных реакторах нарабатывается в мизерных количествах. 7 Используется при проведении точных радиохимических измерений. 7