有15種已知的碳同位素，其中12個碳（佔天然碳的98.93％）和13個碳（1.07％）是兩個穩定的同位素。 Carbon-14是壽命最長的同位素，半衰期爲5，730年。壽命最短的碳同位素是Carbon-8，半衰期爲1.98739 x 10-21秒。
同位素碳14用146C表示，其中上標14是原子質量，下標6是原子序數。 Carbon-14的自然丰度非常低，但其半衰期長，因此可用於輻射測。
當氮14與宇宙射線中的中子反應時，就會形成碳14，並在此過程中釋放出質子。碳14然後與氧氣反應生成14CO2，它與12CO2均勻地分佈在大氣中。
