Alcuni isotopi, sia stabili sia radioattivi, vengono impiegati per studiare la funzione e il comportamento di alcune molecole nei processi biochimici che hanno luogo negli organismi viventi. In figura è descritta un'applicazione delle proprietà dell'ossigeno radioattivo allo studio della fisiologia vegetale: esso permette di verificare che l’ossigeno prodotto da una pianta nel processo di fotosintesi clorofilliana abbia origine dall’acqua assorbita dal terreno.