セリウム(Ce)の同位体のうち天然に生成するものは、4種類の安定同位体Ce、Ce、Ce及びCeからなる。このうちCeは天然存在比が88.48%と最も豊富に存在する。Ceはベータ崩壊を2回繰り返すと推測されているが、半減期は5×10年以上で、今まで観測されたことはない。27種類の放射性同位体が同定されていて、最も安定なCeの半減期は284.893日、Ceの半減期は137.640日、Ceの半減期は32.501日である。その他は全て4日以内で、そのほとんどは10分以内である。2つの核異性体もある。原子量は119から157の間に存在し、標準原子量は140.116(1) uである。

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