Přírodní cesium (55Cs) je tvořen jediným izotopem, 133Cs, což jej řadí mezi monoizotopické prvky. Bylo také popsáno 39 radioizotopů, s nukleonovými čísly 112 až 151, a několik jaderných izomerů tohoto prvku. Nejstabilnější radioizotopy jsou 135Cs (poločas přeměny 2,3×106 let), 137Cs (30,08 let), 134Cs (2,065 r), 136Cs (13,04 dne) a 131Cs (9,69 d). Všechny ostatní mají poločasy kratší než 7 dnů, většina pod 2 minuty. Radioizotopy s nukleonovým číslem 132 a nižším se většinou přeměňují beta plus přeměnou na izotopy xenonu, zatímco u 134Cs a těžších radioizotopů převažuje přeměna beta minus na baryum.[1]