Primaariset radiobiologiset prosessit tapahtuvat radiobiologisten vaikutusten muodostumisen fysikaalis-kemiallisessa vaiheessa ja sisältävät säteilyn suorat ja epäsuorat vaikutukset sekä radiotoksiinien vaikutukset .
Suora vaikutus on säteilyn suora vaikutus biologiseen kohteeseen sen muodostavien atomien ionisaatiosta ja virityksestä johtuen, ja se koostuu energian absorptiosta, metastabiilien tilojen muodostumisesta, mikä johtaa pysyvien vaikutusten tai muuttuneiden biomolekyylien ilmaantuvuuteen .
Epäsuoran toiminnan toteuttavat veden radiolyysituotteet , jotka ovat osa kaikkia eläviä järjestelmiä .
Primääriprosessien kesto 10 -18 - 10 -3 sek. On mahdollista käyttää radiomuuntajia.