釷的同位素

钍-209

钍-209是目前观测到的钍同位素中，最轻的核素。半衰期约3至7毫秒，并且观测到其会透过α衰变，衰变成镭-205。

钍-228

钍-228是带138个中子的钍同位素。由于其位于在钍-232的分裂链中，因此曾被认为是新元素，并命名为“镭钍元素”（Radiothorium, Rt），其半衰期约为一年又十一个月（1.9116年），会透过阿法衰变，衰变成镭-206。有少数的钍-228会发生集团衰变，并衰变为氧-20和铅-208。此外，钍-228是铀-232的子体同位素（daughter isotope）。

钍-229

钍-229是钍的放射性同位素之一，由90个质子和139个中子构成，半衰期约为7,340年。会透过阿尔法衰变，衰变成镭-207。钍-229是铀-223的衰变产物，其主要用途是生产医用同位素锕-225和铋-213。

核异构体

加玛射线光谱显示钍-229具有核异构体——钍-229m，激发能量非常低。

钍-229m

钍-229m是钍-229的核异构体，为钍-229核的激发态，激发能量约为7.6电子伏特，半衰期约为70小时。钍-229m不会直接衰变成其他元素，而是会透过核异构转换衰变回基态的钍-229。
由于钍-229m激发能量约为7.6电子伏特，这是目前已知最低能量的核异构体，并且仅要波长在UV-C范围内的激光，就可以将钍-229激发为激发态——钍-229m。 此这种异构体可以用于高密度能量存储、精确的时钟、量子电脑的量子位元或测试化学环境对核衰变率的影响。

钍-230

钍的同位素中，钍-230一度认为是另一个元素Ionium，元素名称是锿（Ionium），后来才发现也是钍的同位素，不过Ionium-thorium dating仍翻作锿钍定年法。现在“锿”为台湾对于第99号元素的中文翻译。

钍-231

钍-231是钍的放射性同位素之一，由90个质子和141个中子构成，原子质量约为231.0363043 g/mol，半衰期约为25小时又三十分钟，是铀-235的衰变产物，且在地球上可以找到痕量的钍-231。
钍-231的衰变方式为贝他衰变，当它衰变时，它会发出β射线并衰变成镤-231，衰变能量约为0.39 MeV。而有一亿分之一的钍-231会发生阿尔法衰变，当它衰变时，它会射出α粒子（氦原子核）并衰变成镭-227。

钍-232

钍-232是钍的同位素唯一一个原始核素，其占了天然钍元素的大部分，其余钍同位素仅以痕量存在铀和钍的短寿命衰变产物中 。钍-232会发生阿尔法衰变，但其半衰期十分长，长达140亿年（1.4×10¹⁰），比地球的年龄还长，甚至长于普遍接受的宇宙年龄。
钍-232的衰变方式共有四种，大部分会透过α衰变，衰变成镭-228；少部分会透过双β衰变，衰变成铀-232；有千亿分之一的钍-232会发生自发裂变；有三千六百亿分之一的钍-232会发生集团衰变，并分裂成镱-182、氖-26和氖-24。而其α衰变的衰变链终点为铅-208。这个衰变链除了钍-232之外，其余部分十分迅速：其中半衰期最长是镭-228，有5.75年、钍-228，1.91年、其余半衰期均不超过5天。
钍-232容易吸收中子，并转变成铀-233。由于铀-233是一种容易发生裂变的核素，因此钍-232是基础的钍燃料循环的增殖性材料。在含钍-232的二氧化钍悬浮液，曾做为X射线诊断中的造影剂，称为钍造影剂，但由于接受过钍造影剂的患者有65%长了肝肿瘤，而导致钍造影剂被弃用，现在钍-232被列为致癌物质。

钍-233

钍-233（²³³Th）是钍的放射性同位素之一，由90个质子和143个中子构成，半衰期约为21.83分钟。会透过贝他衰变，衰变成镤-233。

理论研究的钍同位素

部分的钍同位素仅有理论研究，尚未被观测到。

钍-203

钍-203是目前有理论研究的钍同位素中，最轻的核素，由90个质子和113个中子构成，目前不清楚半衰期与衰变方式，或根本无法存在。目前仅有关于其核壳层能皆数据的理论研究。

钍-208

钍-208是目前钍同位素中，衰变资讯有理论研究的最轻核素。根据理论计算，钍-208的半衰期约为1.7毫秒，会发生α衰变或质子发射，其中质子发射的衰变能量理论计算值为1.76×10³ keV、α衰变的衰变能量理论计算值为8.20×10³ keV。

钍-275

钍-275 是目前有理论研究的钍同位素中，最重的核素，由90个质子和185个中子构成，目前不清楚半衰期与衰变方式，或根本无法存在。目前仅有关于其核壳层能阶数据的理论研究。