自然界中的氫以氕、氘、氚三種同位素的形式存在，故分三種情況討論：氕，零個中子。氕是一種核素，氫的同位素之一，相對原子質量爲一。主要分佈於水及各種碳氫化合物中，是氫的主要穩定同位素，按原子百分數計，它是宇宙中最多的元素之一。氘，一箇中子。氫的同位素之一，也被稱爲重氫，其相對原子量爲普通氫的二倍。在大自然的含量約爲一般氫的七千分之一，被稱爲“未來天然燃料”。氚，兩個中子。氫的同位素之一，也被稱爲超重氫。帶有放射性，會發生衰變，其半衰期爲十二點三四年。
