아연(Zn, 원자번호 30)은 자연계에서 5가지의 안정 동위 원소(⁶⁴Zn, ⁶⁶Zn, ⁶⁷Zn, ⁶⁸Zn, ⁷⁰Zn)가 존재한다. 이 중 ⁶⁴Zn이 자연 존재비 48.6%로 가장 흔하게 존재하며, ⁶⁶Zn(27.9%), ⁶⁸Zn(18.8%), ⁶⁷Zn(4.1%), ⁷⁰Zn(0.6%) 순으로 구성된다. 아연의 표준 원자량은 65.38(2) u이다.
안정 동위 원소 중 ⁶⁴Zn과 ⁷⁰Zn은 이론상 각각 이중 베타 붕괴를 통해 ⁶⁴Ni와 ⁷⁰Ge로 붕괴할 것으로 추정되나, 아직 관찰된 적이 없어 관찰상 안정으로 분류된다. ⁶⁴Zn의 예상 반감기는 최소 2.3×10¹⁸년, ⁷⁰Zn의 예상 반감기는 최소 1.3×10¹⁶년이다.
이 밖에 25종류의 방사성 동위 원소와 10가지의 이성질핵(핵 이성질체)이 알려져 있다. 방사성 동위 원소 중 가장 반감기가 긴 것은 ⁶⁵Zn으로, 반감기 244.26일 동안 전자 포획(β⁺)을 통해 ⁶⁵Cu로 붕괴하며, 약 1.115 MeV의 감마선을 방출한다. 다음으로 안정한 것은 ⁷²Zn으로 반감기는 46.5시간이며 베타 붕괴(β⁻)를 통해 ⁷²Ga로 붕괴한다. 그 외의 방사성 동위 원소들은 모두 반감기가 14시간 미만이며, 대부분은 1초 미만이다.
아연 동위 원소의 질량수 범위는 ⁵⁴Zn(양성자 30개, 중성자 24개)부터 ⁸³Zn(양성자 30개, 중성자 53개)까지이다. 가장 가벼운 동위 원소인 ⁵⁴Zn과 ⁵⁵Zn은 양성자 방출(2p)을 통해 붕괴한다. ⁶⁰Zn에서 ⁶³Zn까지는 양전자 방출(β⁺)을 통해 구리(Cu) 동위 원소로 붕괴하며, ⁶⁹Zn과 ⁷¹Zn 이상의 동위 원소들은 베타 붕괴(β⁻)를 통해 갈륨(Ga) 동위 원소로 붕괴한다.
아연의 방사성 동위 원소 중 ⁶⁵Zn은 핵무기와의 연관성으로도 알려져 있다. ⁶⁴Zn을 농축한 피복재를 수소폭탄에 사용할 경우, 폭발 시 방출되는 고에너지 중성자속에 의해 ⁶⁵Zn이 대량 생성되어 낙진의 방사능을 크게 증가시킬 수 있다는 이론이 제안된 바 있으나, 이러한 방식의 무기가 실제로 제조, 시험 또는 사용된 사례는 알려져 있지 않다.
아연 동위 원소는 지구화학, 환경과학, 의학 등 다양한 분야에서 추적자(tracer)로 활용되며, 특히 ⁶⁵Zn은 생물학적 연구에서 아연의 대사 경로를 추적하는 데 사용된다.
