Становление радиохимии как самостоятельной области химии началось в конце 19 века. Отправной точкой стали работы М. Склодовской-Кюри и П. Кюри, открывших и выделивших Ra и Po. При этом Склодовская-Кюри впервые применила радиохимические методы выделения микроколичеств радиоактивных элементов. В 1911 Ф. Содди определил радиохимию как науку, занимающуюся изучением свойств продуктов радиоактивных превращений, их разделением и идентификацией. Выделяют 4 периода становления радиохимии.

Первый период (1898—1913) характеризуется открытием 5 природных радиоактивных элементов — Po, Ra, Rn, Ас, Pa — и ряда их изотопов, открытие Ф. Содди явления изотопии, а также альфа- и бета-распада.

Второй период (1914—1933) связан с открытием ряда закономерностей поведения радиоактивных изотопов в ультраразбавленных системах — растворах и газовой среде, открытием изотопного обмена.

Третий период (1934—1945) начинается после открытия супругами И. Жолио-Кюри и Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности. В этот период в результате работ по исследованию ядерных превращений разрабатываются основы методов получения, концентрирования и выделения искусственных радиоактивных изотопов. С этого момента бурно развивается прикладная радиохимия и радиохимическое производство.

Современный, четвёртый период развития радиохимии связан с использованием мощных ускорителей ядерных частиц и ядерных реакторов. Осуществляется синтез и выделение искусственных химических элементов. Развивается технология ядерного горючего - основа современной атомной энергетики. Интенсивно развивается химия искусственных и естественных радиоактивных элементов. В начале 60-х годов 20-го века получает обоснование мезонная химия - химия новых атомов — позитрония, мюония и мезоатомов. Развивается химия процессов, происходящих вслед за ядерной реакцией (химия "горячих атомов"). Возникает новая область химии изучающая продукты ядерных превращений под действием частиц высокой энергии - (ядерная химия).

Радиохимия — одна из тех отраслей знаний, которые в большой степени определяют современный научный и технический прогресс. Данная наука сыграла решающую роль в создании ядерного оружия и становлении атомной энергетики. Ей же принадлежит ведущая роль в технологии получения новых элементов и новых изотопов, находящих все возрастающее применение в самых различных областях науки и техники, а также в изучении их свойств и поведения в различных средах.

Развитие радиохимии продолжается, охватывая всё новые области химии радиоактивных веществ. Происходит дальнейшее развитие ядерной химии и мезонной химии, являющиеся следствием интеграции радиохимии с ядерной физикой и физикой элементарных частиц. В результате происходит формирование нового предмета изучения, не характерного для классической химии.