氢只有三种同位素：氕(P)原子核内有1个质子，无中子，丰度为99.98%；氘(D)（又叫重氢），原子核内有1个质子，1个中子，丰度0.016%；氚(T)（又叫超重氢），原子核内有1个质子，2个中子，丰度0.004%。
氕是氢的同位素之一，符号为P或1H，质子数1，它的原子由一个质子和一个电子组成，是氢的主要形式,，氕为氢的主要成分，约占普通氢的99.98%。氕不但是一种优质燃料，还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。
氘为氢的另一种稳定形态的同位素，也被称为重氢，元素符号一般为D或2H。原子核中有一个质子和一个中子，氢中有0.02%的氘。在大自然的含量约为一般氢的7000分之一，用于热核反应。,聚变时放出β射线后形成质量数为3的氦。氘被称为“未来的天然燃料”。
氚元素符号为T或3H，也被称作超重氢。原子核中有一个质子和两个中子。并带有放射性，会发生β衰变，其半衰期为12.43年。由于氚的β衰变只会放出高速移动的电子，不会穿透人体，因此只有大量吸入氚才会对人体有害。在地球的自然界中，相比一般的氢气，氚的含量极少。氚的产生是当宇宙射线所带的高能量中子撞击氘核，其氘核与中子结合为氚核。氚与氘一样，都是制造氢弹的原料。自然界中存在极微，从核反应制得。主要用于热核反应。