Uma mudança nuclear é uma alteração na estrutura do núcleo de um átomo. Isso pode acontecer com a adição de partículas (como na fusão), a remoção de partículas (como na fissão) ou a decadência espontânea do átomo de um isótopo para outro.
Na fusão, dois átomos de um elemento relativamente leve colidem com energia cinética suficiente para que seus núcleos se fundam, ou se fundam, em um novo elemento relativamente pesado. A fissão é o processo oposto. Na fissão, um núcleo pesado se divide e emite energia, formando dois átomos mais leves no processo.
Outro tipo de mudança nuclear envolve a alteração espontânea de um próton em um nêutron ou de um nêutron em um próton. Este processo pode alterar o número do isótopo de um único elemento ou pode converter um átomo de um elemento em um átomo de outro elemento.
Mudanças nucleares não devem ser confundidas com mudanças químicas. As mudanças químicas ocorrem quando os elétrons dos átomos interagem entre si de novas maneiras. Durante as mudanças químicas, os núcleos dos átomos envolvidos não são alterados de forma alguma. Para mudanças nucleares, no entanto, os elétrons são essencialmente desconsiderados, pois desempenham pouco ou nenhum papel nos processos que ocorrem no coração do átomo.