Die meisten Kohlenstoffatome haben sechs Neutronen. Obwohl Kohlenstoff als sechs Protonen definiert ist, kann die Anzahl der Neutronen in einem Kohlenstoffkern variieren, wodurch die verschiedenen Kohlenstoffisotope entstehen. Fünfzehn Kohlenstoffisotope mit zwei bis 16 Neutronen wurden von Wissenschaftlern beobachtet.
Kohlenstoff-12 oder Kohlenstoff mit sechs Neutronen ist stabil und macht etwa 99 % des gesamten Kohlenstoffs aus. Das verbleibende 1 Prozent besteht hauptsächlich aus Kohlenstoff-13, dem anderen stabilen Kohlenstoffisotop mit sieben Neutronen. Kohlenstoff-14 mit acht Neutronen kommt natürlicherweise in Spuren vor und wird oft verwendet, um das Alter sehr alter Objekte zu bestimmen, da Kohlenstoff-14 langsam, aber konstant zerfällt.