Khối lượng đồng vị tương đối (tính chất của một nguyên tử duy nhất) không nên nhầm lẫn với khối lượng nguyên tử tương đối (còn gọi là trọng lượng nguyên tử) là trung bình của các giá trị của nhiều nguyên tử trong một mẫu nguyên tố hóa học. Khối lượng đồng vị tương đối tương đương với nguyên tử khối, chỉ khác

Khối lượng đồng vị tương đối tương đương với nguyên tử khối và có giá trị đại số bằng đúng nguyên tử khối, với nguyên tử khối sử dụng đơn vị khối lượng nguyên tử. Sự khác biệt duy nhất là khối lượng đồng vị tương đối là một con số thuần túy mà không có đơn vị. Vì nó chỉ tỉ lệ của khối lượng nguyên tử với tiêu chuẩn là nguyên tử cacbon-12, và từ "tương đối" chỉ tỉ tương đối so với cacbon-12.

Với khối lượng của cacbon-12 là 12, khối lượng đồng vị tương đối khi ấy sẽ là khối lượng của một đồng vị (một nuclit bất kỳ) khi mà giá trị này được so với khối lượng của cacbon-12. Một các tương đương, khối lượng đồng vị tương đối của một đồng vị hay nuclit là khối lượng của đồng vị so với 1/12 khối lượng của một nguyên tử cacbon-12.

Ví dụ, khối lượng đồng vị tương đối của một nguyên tử cacbon-12 bằng đúng 12, còn nguyên tử khối của một nguyên tử cacbon-12 bằng đúng 12 đơn vị cacbon hay 12 u. Ngoài ra, nguyên tử khối của một nguyên tử cacbon-12 có thể được biểu diễn trong bất kì đơn vị khối lượng nào: ví dụ, nguyên tử khối của một nguyên tử cacbon-12 vào khoảng 1.998467052 × 10−26 kilogam.

Không nuclit nào trừ cacbon-12 có giá trị khối lượng đồng vị tương đối là một số nguyên. Cũng giống như trường hợp nguyên tử khối khi biểu diễn bằng u, giá trị khối lượng nguyên tử trung bình của các nuclit khác cacbon-12 chỉ gần bằng một số nguyên. Điều này sẽ được nói rõ hơn dưới đây.