核辐射导致变异的主要原因是其释放的高能粒子或射线能够直接破坏生物体的遗传物质，引发DNA链断裂或碱基结构改变。这种损伤若未被修复，可能造成细胞功能异常，甚至将错误遗传信息传递给后代。
当高能粒子穿透细胞时，会与DNA分子发生碰撞。带电粒子可能击断磷酸二酯键，使双螺旋结构出现单链或双链断裂。射线则可能诱发自由基生成，这些活性分子会攻击碱基，导致鸟嘌呤氧化等化学修饰。电离辐射对染色体的破坏尤为显著，可能造成片段缺失、易位或环形染色体等畸变。
生殖细胞受辐射影响后，其变异风险显著提升。精子或卵子中的DNA损伤可能直接遗传给胚胎，表现为先天性畸形或代谢缺陷。体细胞变异虽不遗传，但可能诱发异常增殖，形成恶性肿瘤。甲状腺细胞对放射性碘的特殊摄取机制，使得该部位更易积累辐射损伤。
辐射诱发的变异具有随机性，其严重程度与辐射剂量呈正相关。低剂量可能导致单个碱基突变，高剂量则可能引发染色体大规模重排。不同组织对辐射的敏感性存在差异，代谢活跃的细胞更易受损。
为降低辐射风险，应避免接触污染区域，必要时穿戴专业防护装备。遭遇核事故时，可服用稳定性碘片阻断放射性碘吸收。长期接触辐射环境者需定期进行染色体检查，孕妇及儿童应尽量减少医疗辐射暴露。日常饮食中增加抗氧化物质摄入，有助于减轻辐射对细胞的氧化损伤。