贝塔衰变（beta decay）是放射性原子核放射电子（β粒子）和中微子而转变为另一种核的过程，又称为'β衰变。
Beta-minus (β-) 衰变。
放出正电子的称为“正β衰变”，放出电子的称为“负β衰变”。在正β衰变中，核内的一个质子转变成中子，同时释放一个正电子和一个中微子；在负β衰变中，核内的一个中子转变为质子，同时释放一个电子和一个反中微子。此外电子俘获也是β衰变的一种，称为电子俘获β衰变。
因为β粒子就是电子，而电子的质量比起核的质量来要小很多，所以一个原子核放出一个β粒子后，它的质量只略为减少。
β衰变的规律是：新核的质量数不变，电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置要向后移一位。β衰变中放出的电子能量是连续分布的，但对每一种衰变方式有一个最大的限度，可达几兆电子伏特以上，这部分能量由中微子带走。
原子核自发地放射出电子e-、正电子e+或俘获一个轨道电子e-而发生的核转变的统称。这三种过程分别称为β-衰变、β+衰变或电子俘获。它们可以用公式表示
β-衰变：Z A X→Z+1A Y+-10e+
β+衰变：Z A X→Z-1A Y++10e+v
电子俘获：Z A X+-10e→Z-1A Y+v
式中X、Y分别表示母核和子核，v、分别表示中微子和反中微子。在β衰变中，母核和子核都是相邻的同量异位素。β衰变本质上是核内中子和质子间的相互转变。