辐射对人体的作用是一个极其复杂的过程。人体从吸收辐射能量开始，到产生生物效应，乃至机体的损伤和死亡为止，涉及许多不同性质的变化。在辐射的作用下，人体内的生物大分子，如核酸、蛋白质等会被电离或激发。这些生物大分子的性质会因此而改变，细胞的功能及代谢亦遭到破坏。实验证明辐射可引起DNA断裂或染色体损伤。此外，人体内的生物大分子存在于大量水分子中，当辐射作用于水分子时，水分子亦会被电离或激发，产生有害的自由基（如·OH、H·自由基等），继而使在水分子环境中的生物大分子受到损伤。虽然辐射可能对人体造成损伤，但如果剂量不高，机体可以通过自身的代谢过程对受损伤的细胞或局部组织进行修复，这种修复作用程度的大小，既与原初损伤的程度有关，又可能会因个体间的差异而有所不同。