Молекулярні зв'язки всередині цих клітин руйнуються, порушуючи їх хімічний склад та властивості. На початку перебігу хвороби з'являється головний біль, слабкість із тілом, сухість слизових, сонливість і нудота. Шкіра може набувати червоного і синюшного відтінків, випадає волосся.
Опромінення може викликати порушення обміну речовин, інфекційні ускладнення, лейкоз та злоякісні пухлини, променеве безпліддя, променеву катаракту, променевий опік, променеву хворобу. Наслідки опромінення сильніше позначаються на клітинах, що діляться, і тому для дітей опромінення набагато небезпечніше, ніж дорослих.
Великі дози іонізуючого випромінювання можуть призвести до розвитку гострої променевої хвороби, що пригнічує процеси кровотворення і вражає травний тракт Дуже великі дози іонізуючого випромінювання можуть призвести до ураження серця і кровоносних судин (серцево-судинної системи), головного мозку і шкіри.