Primære radiobiologiske processer forekommer på det fysisk-kemiske stadie af dannelsen af radiobiologiske effekter og omfatter direkte og indirekte virkninger af stråling, såvel som virkningerne af radiotoksiner .
Direkte virkning er den direkte virkning af stråling på et biologisk objekt, på grund af ionisering og excitation af dets atomer, og består af energiabsorption, dannelse af metastabile tilstande, hvilket fører til fremkomsten af stabile påvirkede eller ændrede biomolekyler .
Indirekte handling udføres af produkterne fra radiolyse af vand, som er en del af alle levende systemer .
Varighed af primære processer 10 −18 — 10 −3 sek. Det er muligt at bruge radiomodifikatorer.