天然放射性元素指最初是从天然产物中发现的放射性元素。它们是钋、氡、钫、镭、锕、钍、镤和铀。
自1896年法国物理学家贝可勒尔发现铀的放射性后，科学家们就利用测量放射性的方法，对所有的元素进行了普查。1898年M.居里和P.居里用自制的电离室和静电计，配合以石英压电发生器等设备，用定量测量放射性的方法，对已知元素或其化合物进行了普查。在研究了各种铀矿和钍矿的放射性之后，发现有些矿物的放射性比纯铀或纯钍还强。他们用硫化物沉淀法从沥青铀矿中分离出一种放射性比铀强400倍、化学性质与铋类似的新元素——钋。接着，居里夫妇等又从沥青铀矿中分离出放射性极强的另一种新元素——镭。1899年法国科学家A.L.德比埃尔内使用氨水和稀土元素形成沉淀的方法，从铀矿渣中载带分离出第三个放射性元素——锕。天然放射性元素的发现见表天然放射性元素的发现。
铀和钍具有长寿命的同位素，例如铀238的半衰期为4.468×109年，钍232的半衰期为1.405×1010年，与地球的年龄（4.6×109年）相近，所以可在自然界中长期存在。有些天然放射性元素的半衰期相对于地球而言比较短，但是作为与铀或钍达到平衡的子体，也可在自然界中长期存在，如钋、氡、钫、镭、锕和镤。
天然放射性元素的应用范围从早期的医学和钟表工业扩大到核动力工业和航天工业等多种领域。主要用途有：①核燃料，除铀235外，铀238在反应堆中经中子辐照生成的钚239、钍232在反应堆中转化成的铀233，都可用作核燃料。②中子源，钋210－铍中子源、镭226－铍中子源以及钚239－铍中子源都有重要用途。
③辐照治疗癌症，镭或氡封于管中制成镭管或氡管可用于治疗癌症。
此外，钍可制成特殊焊条、超真空系统的吸气剂、结构金属中的添加剂；氧化钍可用作某些有机化学反应的催化剂和高温陶瓷材料，与钨混合可制成灯丝。
