W dalszych etapach zachodzą reakcje powstałych jonów z otaczającymi je cząsteczkami ośrodka, które mogą mieć bardzo różny przebieg.
Rola Chemia radiacyjna odgrywa dużą rolę w badaniach wpływu promieniowania wysokoenergetycznego na organizmy żywe (sterylizacja radiacyjna, radioterapia) oraz w przemyśle (inicjowanie procesów polimeryzacji, modyfikacja właściwości tworzyw sztucznych, radiacyjna synteza chemiczna). Skutki promieniowania jonizującego na organizmy żywe są rezultatem zachodzących w tych organizmach reakcji radiacyjnych. Działanie promieniowania polega na inicjowaniu różnych przemian chemicznych lub zmianie kinetyki reakcji biegnących w organizmie. Promieniowanie może oddziaływać bezpośrednio na substancje pełniące ważne funkcje biologiczne (jak kwasy nukleinowe, białka, lipidy) lub pośrednio, wskutek reakcji z produktami radiolizy, zwłaszcza radiolizy wody, głównego składnika komórek. Zmiany chemiczne substancji biologicznie aktywnych powodują uszkodzenia komórek, tkanek i całego organizmu. Wrażliwość komórek organizmu na promieniowanie jest tym większa, im większa jest ich zdolność do rozmnażania się i tym mniejsza, im mniej są one zróżnicowane. Uszkodzenie radiacyjne kwasów nukleinowych zakłóca przekazywanie informacji genetycznej. Wzrost częstości mutacji rośnie proporcjonalnie do dawki promieniowania.