构成生命的基本单元是细胞。每个细胞都是一个高级的复杂系统，其平均直径只有10～5米。细胞基本上是由两部分组成的，一是细胞核，一是细胞质。细胞核内染色体的基本结构，是由基因组成的。其功能是控制细胞的繁殖和细胞质的活动。细胞质是细胞的动力工厂，它可把食物转化成能量和简单分子。
所有动物的生长发育，都是通过细胞的增殖来实现的。细胞数目的增加，是细胞分裂的结果。这种细胞分裂过程，称之为有丝分裂。核辐射对细胞核的损伤作用，是可使它分裂细胞的功能减弱。正常的有丝分裂如果受到这种作用，最终可能会引起细胞死亡。核辐射对细胞的另一种损伤作用，是使基因发生交替变化，但细胞仍能进行有丝分裂。如果这种细胞是繁殖细胞(或生殖细胞)，那么这种损伤作用将产生十分严重的后果。
由于细胞的特殊恢复机理，核辐射对生物机体的杀伤作用，不仅取决于总的核辐射剂量，而且取决于接受射线辐照的速率。
人体组织受到核辐射的照射后，会受到电离作用的损伤。这种损伤作用，使人体的大多数细胞在组成和功能两方面都受到影响。然而，核辐射电离作用的生物学后果，不仅取决于肌体组织所吸收能量的多少(即多少拉德的吸收剂量)，而且还取决于核辐射引起细胞组织电离的方式以及核辐射的性质。某些射线在按拉德数来衡量时，其生物杀伤作用要比另外一些射线大。因此，必须引入一个比较因数和一个新的测量单位。
品质因数的意义是，当所考虑的核辐射为1拉德时，其对人体的杀伤作用与若干拉德γ辐射对人体杀伤作用相同条件下所需γ辐射的拉德数。也就是说，品质因数越大，这种核辐射按拉德数换算的杀伤作用也就越大。
雷姆是核辐射生物杀伤效应的剂量单位。它的代号Rem是英文人体伦琴当量的缩写。以雷姆为单位的剂量是这样换算得到的：用按拉德计算的吸收剂量乘以所受到的核辐射的品质因数。比如，10拉德品质因数为5的核辐射剂量，等于50雷姆。列成公式是：剂量(雷姆)=吸收剂量(拉德)×品质因数。
日前，世界上又在推广使用一个新的反映核辐射生物效应的国际剂量单位，这就是希沃特(国际代号SV)。1希沃特等于100雷姆。在军事使用上，品质因数往往规定为1。
核辐射的生物效应，还与人体受核辐射照射的部位有关，特别是与那些对维持人体健康具有重要作用的细胞的受损程度有关。人体对核辐射最敏感的组织部位是：
骨髓，制造新的血细胞的重要组织;
肠线，核辐射损伤会妨碍肠线按正常的方式进行自我更新;
脑细胞和肌细胞，脑细胞如果受到严重的损伤，会导致中枢神经系统功能衰竭。
在机体的这些组织部位当中，骨髓对核辐射的损伤作用是最敏感的，脑细胞则是最不敏感的。不过，从核辐射损伤病症出现的时间来看，骨髓症状出现得最迟，而脑细胞损伤病状则出现得最早。这是因为减少新的血细胞供给要经过一定时间才能对人体机能产生影响。而人体中枢神经系统的功能衰竭，是会立即显示出来的。在人体受到相对较小剂量的核辐射作用后，其症状将会迟延出现。原因即在于此。
核辐射对暴露人员健康状况的最终影响，还取决于人员肌体受到核辐射照射的部位有多大。如果机体只有一部分受到辐照，那么仅仅是这部分机体的骨髓受到损伤。在一定限度内。人体未受损害的那部分组织，将会继续维持机体的健康状况，甚至还能恢复受照机体被损伤组织的生理机能。
由于任何特定剂量的核辐射对机体的危害程度因人而异，因此不可能确切地说明给定剂量的生物效应，而只能指明其预期的平均结果。
