Säteilyn vaikutukset voivat olla positiivisia ja negatiivisia. Esimerkiksi säteily on osa nykytekniikkaa. Savunilmaisimet, mikroaaltouunit ja tietokoneet lähettävät säteilyä. Säteilyä käytetään myös syövän hoitoon. Toisaalta liiallinen altistuminen säteilylle voi johtaa hiustenlähtöön, väsymykseen, valkosolujen häviämiseen, steriiliyteen, syöpään ja kuolemaan.
Saksalainen professori Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) löysi röntgen- tai röntgensäteilyn vuonna 1895. Hänen havainnollaan, että röntgensäteet voivat kulkea kudoksen läpi, mutta metallit ja luut tukkivat sen, olisi kauaskantoisia vaikutuksia lääketieteessä. Ensimmäistä kertaa kirurgit voisivat käyttää röntgensäteitä auttaakseen leikkausta, joka vahingoittaa vähemmän ihmiskehoa.
Ranskan tiedemies Henri Becquerel (1896-1852) löysi toisen säteilymuodon vuonna 1908. Becquerel löysi luonnollisen säteilyn tutkiessaan fluoresenssia. Yksi mineraaleista, joita Becquerel käytti tutkimuksessaan, oli uraaniyhdiste. Toisin kuin Roentgenin löytö, Becquerelin löytö jäi suurelta osin huomaamatta.
Tämä kiinnostuksen puute muuttui, kun puolalainen tiedemies Marie Curie (1867-1934) ja hänen miehensä, ranskalainen tiedemies Pierre Curie (1859-1906) löysivät muita radioaktiivisia elementtejä, kuten poloniumia ja radiumia, jotka molemmat ovat radioaktiivisempia kuin uraani. Curies ja Becquerel saivat fysiikan Nobelin palkinnon vuonna 1903 teoksistaan. Marie Curie kuoli lopulta leukemiaan, joka on yksi säteilyaltistuksen mahdollisista biologisista vaikutuksista.
Säteilytieteen alkuvuosina ihmiset eivät tienneet säteilyn kielteisistä vaikutuksista. Ne, jotka työskentelivät säteilyn parissa, eivät ryhtyneet suojatoimenpiteisiin, koska he eivät ymmärtäneet suojatoimenpiteiden tarpeellisuutta. Vuoteen 1900 mennessä tiedemiehet ja lääketieteellinen henkilökunta ymmärsivät, että röntgenkuvat voivat aiheuttaa ihon palovammoja.
Muutaman päivän kuluessa siitä, kun Yhdysvallat pudotti atomipommin Hiroshimaan, Japaniin, vuonna 1945, asiantuntijat ja siviilit ilmaisivat ristiriitaisia näkemyksiä säteilyn vaikutuksista. Tohtori Howard Jacobson, entinen tutkija, joka työskenteli ydinpommin kehittäneessä projektissa Manhattan -projektissa, sanoi, että Hiroshima saattaa olla asumaton 70 vuoden ajan. Toisaalta Yhdysvaltain armeija valvoi ja sensuroi Yhdysvalloissa painettuja uutisia vähentääkseen tietoa säteilyaltistuksen vaikutuksista Japanin väestöön.
Nykyään tiedemiehet ja maallikot tietävät, miten atomipommi vaikutti Hiroshiman ja myöhemmin Japanin Nagasakin väestöön. Tuhannet ihmiset kuolivat välittömästi, kun taas toiset kärsivät pitkäaikaisesta kuolemasta. Jotkut selviytyneet kärsivät geneettisistä vaurioista säteilyaltistuksen vuoksi, joka vaikutti heidän lastensa ja tulevien sukupolvien elämään.
Säteily voi myös pelastaa ihmishenkiä. Eturauhassyövän kasvaimissa käytettävä ulkoinen sädehoito voi estää eturauhassyövän leviämisen. Syöpää voidaan hoitaa sädehoidolla kasvainten kutistamiseksi, jos leikkaus ei ole toteuttamiskelpoinen vaihtoehto. Magneettikuvaus (MRI) -tietokonetomografia (CT) ja ultraääni ovat diagnostisia työkaluja, joissa käytetään säteilyä. Yksi dramaattisimmista esimerkeistä ration vaikutuksesta voidaan nähdä auringon kanssa. Ilman aurinkoa ei olisi elämää maan päällä. Aurinko säteilee myös säteilyä, joka voi lopulta johtaa ihosyöpään ja mahdollisesti kuolemaan.