放射性核素源采用半衰期长、活度合适的放射性同位素制成，不需要外部电源，因为放射性同位素多发射特征谱线，所产生的射线接近于单色X射线辐射。放射性核素源的形状有点源、片源、环源三种，用于X射线波段的放射性核素源主要是⁵⁵Fe和¹⁰⁹Cd。放射性核素源主要应用于小型化、能进行现场分析的能量色散X射线荧光光谱仪器。选用放射性核素源时，其射线能量须大于待测元素的激发电位，且在激发试样时所产生的轫致辐射对待测元素干扰小。