Alpha-Zerfall ist der spontane radioaktive Zerfall, bei dem ein Alpha-Partikel erzeugt wird. Ein Alpha-Teilchen ist im Wesentlichen ein Heliumkern oder He2+ Ion. Obwohl Alpha-Zerfall ein erhebliches Strahlungsrisiko darstellt, wenn die radioaktive Quelle eingeatmet oder verschluckt wird, sind Alpha-Partikel zu groß, um sehr weit durch die Haut oder andere Feststoffe zu dringen, und erfordern eine minimale Strahlenabschirmung. Ein Blatt Papier blockiert beispielsweise Alphateilchen.
Ein Atom, das einem Alpha-Zerfall unterworfen ist, reduziert seine Atommasse um 4 und wird zum Element mit zwei Ordnungszahlen weniger. Die allgemeine Reaktion auf Alpha-Zerfall ist
ZXEIN → Z-4Y.A-2 + 4Er2
wobei X das Elternatom ist, Y das Tochteratom ist, Z die Atommasse von X ist, A die Ordnungszahl von X ist.
Beispiele: 238U92 zerfällt durch Alpha-Zerfall in 234Th90.