放射性核素进入人体后，在人体内部对机体照射，称之为内照射。由内照射所致的剂量当量称之为内照射剂量，它是评价放射性核素内照射危害的依据。

内照射效应与器官或组织吸收剂量或剂量当量有关。由于放射性核素进入体内的途径、物理化学特性以及分布、代谢等因素的影响，内照射剂量较为复杂，它不是一个单纯的物理量，也不能直接测定，只能在一定的误差范围内进行估计。内照射剂量的计算，是计算器官或组织内的剂量当量。为此，必须知道器官或组织内的放射性活度及其变化。放射性物质进入人体后，按其理化特性参与同族稳定性元素或化合物的代谢。各种元素都具有选择性分布的特点，在相应的器官或组织中浓集沉积。从内照射剂量学角度，称这些器官或组织为源器官(S)，受到由源器官发出辐射照射的器官或组织称为靶器官(T)。当然源器官自身也受到照射，所以它也是靶器官之一，并且从剂量大小论它还是重要的靶器官。凡是有相当一部分能量可以在源器官以外的器官或组织被吸收的辐射，称为贯穿辐射(p)，它包括能量大于11.3keV的γ射线，原子序数大于35的特征K[壳层]X射线和原子序数大于85的特征L〔壳层〕X射线，以及裂变中子等。射程很短的，只有极小部分可逸出源器官以外的辐射称为非贯穿辐射(np)，它包括α、β粒子，内转换电子和其它低能电子，能量小于11.3keV的光子以及不属于贯穿辐射的特征X射线和反冲核等。非贯穿辐射只使源器官本身受到照射，而贯穿辐射则可对全身各个靶器官都进行照射。

如果已知源器官内放射性核素的活度，就可计算出靶器官内的剂量当量或约定剂量当量。近代内照射剂量学中采用了一个术语，称之为比有效能SEE(T←S)_j。

式中： Y₁为j放射性核素每单位活度(即每Bq)第i种辐射的产额; Ei为i辐射的平均能量(MeV); Qi为i辐射的质因子;MT为靶器官T的质量(g);AF(T←S)_i为靶器官吸收来自源器官i辐射的吸收分数。对非贯穿辐射，源器官以外的靶器官AF(T←S)np=0，对源器官自身做为靶器官AF(T←S)np≃1.0; 对于贯穿辐射AF(T←s)p<1.0，此外还给φ(T←S)p下了定义， 各参数可在ICRP第23号和30号出版物中查出。

放射性核素在体内某一器官或组织中由于生物排泄和物理衰变而不断变化，计算约定剂量当量时要求出这个核素在50年时间内放射性活度的时间积分Us。

式中R(t) 为放射性核素在源器官内的滞留方程(见“放射性核素代谢”条)，于是约定剂量当量即可按下式算出：

H5₀(T←s)_i＝1.6×10^-13×Us×SEE(T←s)_i×10³ Sv式中1.6×10^-13为1MeV的焦耳数，10³为g^-1换算为kg^-1的系数。

食入或吸入放射性核素后，体内吸收和滞留的函数都较复杂，在辐射防护中，对此采用了简化模型，ICRP第30号出版物对呼吸系统、胃肠道、骨等都专门给出了有关的剂量学模型。

在评价随机性效应时，以某一组织或器官内具有相同敏感性的全部细胞的平均剂量作为计算基础是合理的，使用平均剂量的实际便利之处在于可以把整个器官或组织的体积作为有意义的体积。但一个组织受到很不均匀的照射，或者说内照射剂量仅仅反映很小体积的辐射敏感靶的损伤(如发射α或低能电子的核素)，器官或组织水平的吸收剂量就不是严格正确的了。随着显微放射自显影术和中子活化放射自显影术的发展，研究核素的分布进入微观(亚细胞甚至分子)定位水平，这就提供了计算微观剂量分布和辐射敏感靶体积的吸收剂量的可能性。近年迅速发展起来的微剂量学，根据电离辐射在辐射敏感小体积内能量损失(称为授予能ε)具有随机性的事实，建立了随机量比能Z的概念。Z的定义为授予能ε被辐射敏感小体积的质量m除。一定吸收剂量D出现比能Z的机率为f(D、Z)，则吸收剂量D只是随机量比能Z的数学期望值。微剂量学是采用组织模拟测量和计算方法研究辐射敏感小体积内(μm甚至nm量级)能量沉积的统计规律，并与一定生物效应相联系。这就表明，它更能反映细胞水平的内照射剂量与生物效应之间的内在联系。然而，内照射微剂量无论在模拟测量或理论计算上都很复杂，目前还不能实际应用。