辐射作用于生物体时能造成电离辐射，这种电离作用能造成生物体的细胞、组织、器官等损伤，引起病理反应，称为辐射生物效应。辐射对生物体的作用是一个非常复杂的过程，生物体从吸收辐射能量开始到产生辐射生物效应，要经历许多不同性质的变化，一般认为将经历四个阶段的变化：
①物理变化阶段：持续约10-16秒，细胞被电离；
②物理-化学变化阶段：持续约10-6秒，离子与水分子作用，形成新产物；
③化学变化阶段：持续约几秒，反应产物与细胞分子作用，可能破坏复杂分子；
④生物变化阶段：持续时间可以是几十分钟至几十年，上述的化学变化可能破坏细胞或其功能。
辐射生物效应可以表现在受照者本身，也可以出现在受照者的后代。表现在受照者本身的称为躯体效应（按照显现的时间早晚又分为近期效应和远期效应），出现在受照者后代时称为遗传效应。
从辐射防护的观点，电离辐射引起的生物效应（辐射生物效应）可以分为随机效应与非随机效应两类：
①随机效应是在放射防护中，发生几率与剂量的大小有关的效应，即剂量越大，随机效应的发生率越大，但效应的严重程度与剂量大小无关，即这种效应的发生不存在剂量的阈值。例如遗传效应和躯体致癌效应；
衡量随机效应的重要概念是危险度（单位剂量当量在受照器官或组织诱发恶性疾患的死亡率，或出现严重遗传疾病的发生率）和权重因子（各器官或组织的危险度与全身受到均匀照射的危险度之比）。
电离辐射产生的各种生物效应对人体造成的损伤称为辐射损伤，它可以来自人体之外的辐射照射，也可以产生于吸入（例如放射性尘埃）或进入（例如受放射性污染的水、食物或其他物体）人体内的放射性物质的照射。
辐射损伤过程主要有急性损伤和慢性损伤两种类型。
急性损伤是指短时间内全身受到大剂量的照射（例如数戈瑞）而产生的辐射损伤。典型症候常表现为三个阶段：
①前驱期：受照者出现恶心、呕吐等症状，约持续1~2天；
②潜伏期：一切症状消失，可持续数日或数周；
③发症期：表现出辐射损伤的各种症状，如呕吐、腹泻、出血、嗜眠、毛发脱落等，严重者导致死亡。
急性损伤主要是中枢神经系统损伤、造血系统损伤、消化系统损伤，以及可以造成性腺损伤、皮肤损伤等。急性损伤将会造成严重后果，必须防止短时间内大剂量照射的情况发生。
射线防护的基本原则是采取一些适当措施，把射线工作人员以及周围其它工作人中所受的射线剂量降低到最高允许剂量（也叫安全剂量）以下，确保人身安全。
在射线防护中，最主要的是防止发生有害的非随机效应和限制随机效应发生率在可接受的水平范围内，从而降低辐射可能造成的危害。
辐射防护中应遵循的三项基本原则是：
①正当化原则：在任何包含电离辐射照射的应用实践中，必须保证这种应用实践对人群和环境产生的危害小于这种应用实践给人群和环境带来的利益，否则这种应用实践是不应该实施的；
②最优化原则：避免一切不必要的辐射照射，任何包含电离辐射照射的应用实践，在符合正当化原则的前提下，应保持在可以合理达到的最低辐射照射水平；
③限值化原则：在符合上述正当化与最优化原则的应用实践中，应保证个人所受到的照射剂量当量不超过规定的相应限值。
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