Procesele radiobiologice primare au loc în stadiul fizico -chimic al formării efectelor radiobiologice și includ efecte directe și indirecte ale radiațiilor, precum și efectele radiotoxinelor .
Acțiunea directă este efectul direct al radiației asupra unui obiect biologic, datorită ionizării și excitării atomilor săi constitutivi, și constă în absorbția de energie, formarea de stări metastabile, ducând la apariția unor biomolecule stabile afectate sau modificate .
Acțiunea indirectă este efectuată de produsele radiolizei apei, care face parte din toate sistemele vii .
Durata proceselor primare 10 −18 — 10 −3 sec. Este posibil să folosiți modificatori radio.