生物物质辐射化学，是辐射化学的一个分支，研究生物物质体系（分子、细胞、组织和整体）吸收电离辐射后产生的化学效应。电离辐射和生物物质相互作用，通过生物物质分子的激发或电离，导致生命体可逆或不可逆的损伤。图1是活细胞的分子模型：它可简化成溶质分子和水所组成的体系，因为水是活细胞的主要成分。生物分子的辐射效应包括：①直接作用，细胞中溶质分子直接从电离辐射吸收能量，形成离子、激发态或超激发态。它们都是不稳定的，通过多种类型的反应，如分解、电子构型重排或离子－分子反应等，形成稳定的损伤分子。酶和脱氧核糖核酸(DNA)有独特的生物活性，电离辐射使这些分子丧失活性和生物功能，这对于辐射生物效应是至关重要的。通过辐射化学研究，可以弄清什么类型的分子损伤会关系到生物活性的丧失（灭活）。②间接作用，射线首先直接作用于溶剂水分子，形成水的辐解产物：式中eaq表示水化电子。在辐射径迹中产生的H·、·OH和eaq经再结合反应形成H2和H2O2，有些H·、·OH和eaq自由基则逸出径迹，提供了与溶质分子反应的可能性，通过夺氢、分解或加成反应，形成溶质分子的自由基。