给足够高的剂量照射后，可发生细胞坏死。高的亚致死剂量可通过降低有丝分裂率，减缓DNA合成或使细胞变成息肉状，而干扰细胞的增殖。连续进行更新的组织（如肠上皮，骨髓，性腺）经辐射后可产生剂量依赖的进行性再生不良，萎缩，最终纤维化。某些受损但仍能进行有丝分裂的细胞，在其死亡前还可经1或2个生殖周期，产生异常的后代（如巨大晚幼粒细胞，分叶过度的嗜中性白细胞）。
＜100mGy剂量的身体和遗传学效应，通常用高剂量研究结果的线性外推法来估计，因为很低剂量的生物学效应的客观资料很少。某些学者假设了阈值效应，但尚未充分阐明。有报道称，另加极低剂量照射的动物存活时间比仅仅接受本底照射的动物的存活时间长。
