Większość atomów węgla ma sześć neutronów. Chociaż węgiel definiowany jest jako mający sześć protonów, liczba neutronów w jądrze węglowym może się różnić, co powoduje powstanie różnych izotopów węgla. Piętnaście izotopów węgla, w zakresie od dwóch do 16 neutronów, zostało zaobserwowanych przez naukowców.
Węgiel-12 lub węgiel z sześcioma neutronami jest stabilny i stanowi około 99 procent węgla. Pozostałe 1 procent to w większości węgiel-13, drugi stabilny izotop węgla, który ma siedem neutronów. Węgiel-14, z ośmioma neutronami, występuje naturalnie w śladowych ilościach i jest często używany do określania wieku bardzo starych obiektów, ponieważ węgiel-14 rozpada się z powolną, ale stałą szybkością.
