Xeri nguồn gốc tự nhiên là hỗn hợp của 4 đồng vị ổn định; bao gồm Ce136, Ce138, Ce140, Ce142 với Ce140 là phổ biến nhất (88,48%). Ce136 và Ce142 được dự đoán là có hoạt động phân rã beta kép nhưng người ta vẫn chưa ghi nhận được dấu hiệu nào của hoạt động này (đối với Ce142 thì giới hạn dưới về chu kỳ bán rã là 5×1016 năm hay 50 triệu tỷ năm). Hai mươi sáu đồng vị phóng xạ khác đã được nêu đặc trưng với các đồng vị tồn tại lâu nhất là Ce144 (chu kỳ bán rã 284,893 ngày), Ce139 (137,64 ngày), Ce141 (32,501 ngày). Tất cả các đồng vị còn lại có chu kỳ bán rã dưới 4 ngày và phần lớn là dưới 10 phút. Nguyên tố này cũng có 2 trạng thái đồng phân hạt nhân.

Các đồng vị đã biết của xeri có nguyên tử lượng nằm trong khoảng từ 123 (Ce123) tới 152 (Ce152).

Ce144 là sản phẩm sinh ra với hiệu suất cao từ phân hạch hạt nhân; FPPP tại ORNL đã tách ra được một lượng đáng kể Ce144 từ chất thải lò phản ứng hạt nhân và nó được sử dụng trong các chương trình ANP, SNAP của Hoa Kỳ.