研究内容主要包括：电离辐射能量在物质中的转移和沉积的规律，剂量分布与辐射场的关系，辐射剂量与辐射效应的联系以及辐射剂量的测量、计算方法等。主要涉及的辐射包括X射线、γ射线和电子射束，量值范围通常分为辐射加工量级、放射治疗（和诊断）量级、辐射防护量级和环境量级，测量内容主要为照射量和空气比释动能、吸收剂量以及在辐射防护量级的剂量当量。

随着X射线在1895年被发现，辐射能在1896年被发现，以及镭在1898年被发现，科学家开始围绕辐射的影响研究X射线和镭单位的定义，并得出一些结论，包括胶片的感光程度、化学效应、荧光效应和对皮肤的红斑效应。还有一些是基于离子的电离效应，并在1937年确定最终的结果，成为以后辐射剂量学单位的基础。在国际放射协会成立国际辐射单位和测量委员会及国际辐射防护委员会期间，还有一些相关的组织也相继成立。这些组织都对辐射防护关于量和单位的基本原理的认识和发展做出了重要贡献并发表了一系列重要报告。辐射剂量学正式成为一门学科的历史不到百年，随着人类认识水平的提高，辐射剂量学的基本概念仍在不断的深化和更新，辐射剂量的测量、计算技术还会进一步发展和完善。

电离辐射剂量学由于应用领域广泛，已发展成为放射源、电离辐射应用、放射防护、放射医学的基础，并派生出一系列分支学科，包括辐射加工剂量学、辐射治疗剂量学、辐射诊断剂量学、辐射防护剂量学、辐射环境剂量学等。

辐射剂量学的量是为了对有关的真实效应或潜在的效应提供物理学上的量度，主要有4类物理量：①有关电离辐射自身的量，称为辐射学的量。②有关辐射与物质相互作用的量，即相互作用系数。③剂量学的量。④放射性活度有关的量，即放射性。

相互作用系数描述辐射和物质之间的相互作用。因此这些系数通常是对指定的辐射、指定的材料以及在适当情况下指定类型的相互作用给出的，定义中虽然无须这类说明，但在引用数值时，这类说明是非常必要的。相互作用系数包括质量减弱系数、质能减弱系数、质能吸收系数、总质量阻止本领、有限制的线性碰撞阻止本领、辐射化学产额、形成每对离子平均损失的能量等。

辐射学的量是与辐射本身有关的量，致电离辐射传播所通过的区域即辐射场，是由各种致电离辐射构成的，因此辐射场的性质和特征通常用粒子通量、能通量、粒子注量、能注量、粒子注量率、能注量率等物理量来进行描述。

剂量学的量本质上是辐射学的量和相互作用系数的乘积。虽然可以用这种乘积计算，但一般不用这种方法定义，通常是直接测量出来。剂量学的量包括比释动能、比释动能率、吸收剂量、吸收剂量率、照射量、照射量率等。

辐射防护剂量学是辐射剂量学中很重要的一个分支，应用范围非常广泛。在辐射防护剂量学中使用的量包括剂量当量、周围剂量当量、定向剂量当量以及个人剂量当量等。

在辐射剂量学中，一部分剂量学量可以通过计算得到，剂量计算的两种基本途径：①辐射场本身测量辐射场粒子数、辐射的能谱分布、辐射能量沉积本领。②直接或间接测量沉积能量。但更多实际应用情况下，需要依靠测量得到更精确的剂量学量。测量仪器和测量方法需要一些相关理论的支持，如剂量互易原理、空腔电离理论、Fano原理、比例定度原理等。

辐射剂量学广泛应用于医学诊疗、核电能源、军事国防、航空航天、工业无损检测等诸多领域。辐射剂量学所涉及射线种类主要是X射线、γ射线、β射线和电子束，能量的范围较宽，皮肤治疗用几千电子伏特，深部肿瘤治疗用高达50兆伏的X射线和50兆电子伏特的电子束。测量的剂量率范围：环境水平为10^-8戈瑞/小时，辐射加工高剂量水平为10³戈瑞/分钟。

测量的准确度要求随用途而异。辐射加工水平测量一般准确度要求为±（3～10）%；放射治疗的剂量测量的不确定度要求较高，对于校准后的治疗水平电离室剂量计，扩展不确定度不超过3%，肿瘤治疗设备现场剂量测量结果的扩展不确定度不大于5%；辐射防护仪器的固有误差一般应不大于±40%；环境监测的仪器要求固有误差不大于±20%。

电离辐射的测量仪器就是用以感知电离辐射的存在，并了解其特性和数量大小的测量仪器。所有的电离辐射测量仪器的工作原理，都跟电离辐射与物质的相互作用密切相关。由于各类电离辐射的物理特性不同，与物质的相互作用的方式不同，产生的效应也不同。根据不同辐射与物质相互作用产生的不同效应，研究制成不同的电离辐射探测器对这些辐射进行识别、测量，按照辐射特性、用途、探测原理，电离辐射探测器分为多种类型，使用最普遍的主要有气体电离室探测器、闪烁探测器、半导体探测器和热释光探测器等。