铁有四种稳定同位素Fe-54、Fe-56、Fe-57和Fe-58，不考虑质子衰变的话，可以认为半衰期无限长；另外还有两种放射性同位素Fe-55和Fe-59，半衰期分别是2.7年和44.5天。
半衰期
放射性元素在内部由于量子效应，会随机地发生衰变（转变为其他原子），大量原子聚集在一起衰变就符合统计学规律，我们把放射性物质衰变一半所需的时间称之为半衰期。
半衰期是一个统计学概念，对大量放射性原子来说才有意义，对于单个原子是没有意义的，单个放射性原子我们可以用平均寿命来描述，两者的关系为：
平均寿命 = 半衰期 / ln2 ；
比如碳14会自发地衰变为氮-14，半衰期为5730年，也就是对于10克的碳-14来说，在5730年后，只剩下5克的碳-14，再过5730年，就剩下2.5克的碳-14，利用这个性质，我们可以通过碳-14的检测，来测定矿物、死亡生物的大致年代。
铁的同位素
在核物理中，我们知道核聚变的终点是铁，核裂变的终点也是铁，铁原子核是所有元素中最稳定的，平均核子质量也最低，在大质量恒星中，元素聚变到铁就意味着恒星步入死亡。
铁有四种稳定同位素，分别是Fe-54、Fe-56、Fe-57和Fe-58，四种同位素在自然界中丰度分别为5.8%、91.72%、2.1%、和0.28%，另外还有两种放射性同位素Fe-55和Fe-59，半衰期分别是2.7年和44.5天。
其中铁-59还常作为示踪剂，能让医疗人员追踪人体代谢的情况，对某些疾病的治疗和药物追踪有着重要意义。
质子衰变
在不考虑质子衰变的情况下，我们可以认为铁的稳定同位素半衰期无限长，但是量子力学的预言，质子也是会发生衰变的，根据日本神冈核子衰变实验的结果，质子的半衰期至少为10^35年，远远超过了我们宇宙的年龄。
目前质子衰变还是物理学中的一大谜团，假如质子真的存在衰变，根据热寂学说，宇宙在经过很长很长时间后，所有轻元素会聚变为铁，重元素会裂变为铁，然后铁原子中的质子再发生衰变，衰变后分解为各种轻子，宇宙也将彻底步入热寂时代。
