間歇性死亡
細胞在照射後幾小時內開始死亡而不分裂，稱為間期死亡，也稱即刻死亡。
體內間歇性死亡的細胞分為兩種:壹種是不分裂或分裂能力有限的細胞，如淋巴細胞和胸腺細胞；另壹類是不分裂且能可逆分裂的細胞，如成熟的神經細胞、肌肉細胞和肝腎細胞。
細胞間死亡的發生率隨輻射劑量的增加而增加，但達到某壹峰值後，死亡率並不隨輻射劑量的增加而增加。間期死亡的原因是核細胞的破壞，其機制主要是由於DNA分子的損傷和核酸、蛋白質水解酶的激活，導致染色質降解、組蛋白溢出和細胞核的凝聚和裂解。輻照後膜結構的破壞和細胞能量代謝的紊亂也是導致間期死亡的因素。
增殖性死亡
照射後1或幾個分裂周期後，細胞失去繼續增殖的能力而死亡，稱為增殖性死亡，也叫延遲性死亡。
在體內快速分裂的細胞，如骨髓細胞，在受到幾個Gy的射線照射後，會在幾個小時到幾天內增殖並死亡。暴露於大劑量輻射後，分裂細胞也可能會間歇性死亡。增殖和死亡的機制主要是由於DNA分子損傷後無法修復，染色體畸變，導致有絲分裂障礙。