當器官或組織中有足夠多的細胞被殺死或不能正常地增殖時，就會出現臨床上能觀察到的、反映器官或組織功能喪失的損害。在劑量比較小時，這種損傷不會發生，即發生的機率為0；當劑量達到某一水平（閾劑量）以上時，發生的機率將迅速增加到1（100%）。在閾劑量以上，損害的嚴重程度將隨劑量的增加而增加，反映了受損傷的細胞越多，功能的喪失就越嚴重。就這種效應的發生來說，雖然單個細胞被輻射照射所殺死具有隨機的性質，但當有大量細胞被殺死時，效應的發生就是必然的。因此這種效應被稱為確定性效應，其特點就是上面提到的其嚴重程度在閾劑量以上隨劑量的增加而增加。圖12-2（b）表示在一群包含有不同輻射敏感性的人群中，某一特定的確定性效應（臨床上可確認的病理狀態）的發生頻度和嚴重程度與劑量的關係。下圖中，曲線a、b、c分別表示三種不同程度的輻射敏感性。在最敏感的人群（曲線a）中，嚴重程度隨劑量的增加最為迅速，達到臨床上病理改變檢出閾值所需的劑量低于敏感程度較差的人群（曲線b和c）。不同組織的輻射敏感性是不同的，但只要一次照射的吸收劑量小於幾戈瑞（Gy），就很少有組織出現臨床上明顯的損傷。如果劑量是在若干年內陸續接受的，則在年劑量約小於0.5 Gy時，絕大部分組織也不大可能出現嚴重的效應。但性腺、眼晶體和骨髓則具有較高的輻射敏感性。表 給出這些組織中某些確定性效應的閾劑量。可以看出，一般說來分次或遷延照射會提高閾劑量的數值。這裡的閾劑量一詞是指至少在1%~5%受照射人員中引起一種特定效應所需的劑量。
| 組織與效應 | 閾劑量 | ||
| 一次短暫照射中所受的總劑量當量/Sv | 在多次分次照射或遷延照射條件下所受的總劑量當量/Sv | 在多次分次照射或遷延照射條件下多年中每年受照射的年劑量當量率/Sv | |
| 睪丸： | |||
| 暫時性不育 | 0.5 | 0.4 | |
| 永久性不育 | 3.5~6.0 | 2.0 | |
| 卵巢： | |||
| 不育 | 2.5~6.0 | 6.0 | >0.2 |
| 眼晶體： | |||
| 可檢出的混濁 | 0.5~2.0 | 5 | >0.1 |
| 視力障礙（白內障） | 5.0 | >8 | >0.15 |
| 骨髓： | |||
| 造血抑制 | 0.5 | >0.4 | |
確定性效應的出現有一個時間的進程，許多重要的確定性效應只在經過一段很長的潛伏期後才出現。通常將可能在照射後幾周內出現的效應稱為早期效應，照射後數月或幾年才出現的效應稱為晚期效應。在全身照射情況下，根據劑量的大小不同，可出現不同程度的早期效應，輕的如輕度血象變化；稍重的如輕度不適感；重的則為各型急性放射病。大體上，1~8 Gy的劑量將引起不同程度（輕度、中度、重度和極重度）的造血型急性放射病，當達到重度急性放射病時，如不予積極治療，死亡率是很高的，導致死亡的原因是骨髓幹細胞的喪失引起骨髓功能的衰竭。當劑量超過約5 Gy時，將產生其他的效應，包括嚴重的胃腸道損傷，骨髓損傷，能在1~2周內引起死亡。10 Gy的劑量能引起肺炎而導致死亡。當劑量更大時，將使神經和心血管系統受到損傷而在幾天內由於休克而引起死亡。發生死亡的大致時間和劑量如表 所示。表中指的是在很短時間（如幾分鐘）內受到大劑量γ射線照射的結果。如果照射時間持續幾小時或更長，則產生所列效應的劑量需要更大一些。人的全身急性照射半數致死（60d內）劑量（LD 50/60）是表示急性輻射效應的一個重要參數，但至今還沒有公認的肯定數值，估計是在3~5 Gy之間。在只是身體局部受到照射的情況下，即使在短時間內接受了較大的劑量，一般也不至於引起死亡，但會出現一些其他的早期效應，例如皮膚紅斑和乾性脫皮的閾劑量約3~5 Gy，症狀約在3周后出現。任何核設施在正常運行條件下，通過良好的輻射防護措施，一般都不會對工作人員（更不用說對公眾）產生能導致早期效應的照射。只有在事故情況下發生的較大劑量的異常照射才有可能引起明顯的早期效應，但其發生的機率是很小的，特別是能引起致死效應的特大劑量的照射，其發生機率則更是極小的。晚期效應的損傷程度同樣也與劑量的大小有關，劑量越大，損傷程度越重，但一般不會是致死性的，不過有可能引起傷殘，某些器官的功能可能受到損害或可能引起其他非惡性變化，最為人熟悉的例子是白內障和皮膚的損傷。核設施在正常運行條件下，只要防護得當，同樣也不會產生能導致晚期效應的照射。
| 全身吸收劑量/Gy） | 引起死亡的主要效應 | 照後死亡時間/d |
| 3~5 | 骨髓損傷（LD 50/60） | 30~60 |
| 5~15 | 胃腸道和肺損傷 | 10~20 |
| >15 | 神經系統損傷 | 1~5 |
