Isótopos estáveis são nuclídeos de um mesmo elemento químico que não sofrem decaimento radioativo ao longo do tempo, visto que suas combinações particulares de prótons e nêutrons permanecem estáveis indefinidamente. Isótopos apresentam o mesmo número de prótons dentro do núcleo, diferenciando-se pelo número de nêutrons. O núcleo de um isótopo estável não perde massa, permanecendo com as mesmas características indefinidamente ao longo do tempo.

Cada elemento químico apresenta diferentes proporções médias entre seus isótopos estáveis existentes na natureza. A investigação das pequenas diferenças nessas proporções entre diferentes tipos de materiais é a base fundamental para os estudos isotópicos. As diferentes proporções entre isótopos estáveis em uma determinada amostra se dão principalmente devido às variações ocorridas em relação a força de ligação e a velocidade de reação de cada isótopo.

Carbono, nitrogênio, oxigênio, enxofre e hidrogênio são os principais elementos químicos que possuem isótopos estáveis com aplicações em estudos científicos, visto que eles são encontrados em uma grande diversidade de compostos. Geralmente, os elementos químicos possuem mais de um isótopo estável. Entretanto, 21 elementos da tabela periódica possuem apenas um único isótopo estável. Dois isótopos estáveis podem ser entendidos como uma espécie atômica mais “leve” e outra mais “pesada” de um mesmo elemento, visto que possuem massas atômicas diferentes. Dentre os elementos químicos, o estanho é aquele que possui o maior número de isótopos estáveis.