具有相同質量數和原子序數而處於不同核能態的一類核素。另一種定義是：同一核素中具有較長壽命（＞10-12秒）的幾種能量狀態。過去在核素的左上角質量數後加m來表示；新國際標準則將m加在核素符號的右上角，如60Co的同質異能態為60Con。isomer一詞來源於希臘文ιｓо-（相同）μερоｓ（部分）。這個詞在化學中最初用來表示氰酸(HOCN)和雷酸(HONC)這類物質，中譯名為同分異構體，是1836年J.J.貝采利烏斯提出的；1936年L.邁特納將它運用於核科學中。F.索迪於1917年最先提出同質異能素的概念。並采用同重同位素或高級同位素這些名詞。1921年O.哈恩首先在鈾放射系中發現234Pa(UZ)，證明同質異能素234Pan(UX2)和234Pa(UZ)的存在。1935年 И.B.庫爾恰托夫等在人工放射性核素中發現瞭80Brn。
同質異能素組衰變的類型有以下四種（見圖，
IT為同質異能躍遷）：①簡單的，如
131
In
n和
131In；②遺傳相關的，如
46
Sc
n和
46Sc；③獨立的，如
84
As
n和
84As；④亞穩態分支的，如
82
Br
n和
82Br。處於激發態的核素通常能很快放出光子而轉變為基態，壽命約
10
-12秒或更短，但某些激發態可以存在更長時間，它們稱為亞穩態。它們也可能按其他方式衰變（如β衰變）。兩種衰變方式之間存在著競爭。