Thori (90Th) có bảy đồng vị xuất hiện tự nhiên nhưng không có đồng vị nào ổn định. Đồng vị 232Th tương đối ổn định, với chu kỳ bán rã khoảng 14×109 năm,[1] dài hơn đáng kể so với tuổi của Trái Đất và thậm chí dài hơn một chút so với tuổi của vũ trụ. Đồng vị này chiếm gần như toàn bộ lượng thori tự nhiên, vì vậy nó được coi là đơn nhân. Tuy nhiên, vào năm 2013, IUPAC đã phân loại lại thori là nguyên tố hai nhân, do có một lượng lớn 230Th trong nước biển sâu.31 đồng vị phóng xạ đã được xác định đặc điểm, trong đó ổn định nhất là 232Th với chu kỳ bán rã khoảng 14×109 năm, 230Th với chu kỳ khoảng 75.380 năm, 229Th với chu kỳ khoảng 7.917 năm, và 228Th với chu kỳ khoảng 1,92 năm. Tất cả các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ bán rã nhỏ hơn ba mươi ngày, phần lớn trong số này có chu kỳ bán rã nhỏ hơn mười phút. Đồng vị 229Th có đồng phân hạt nhân với excitation energy thấp đáng kể,[2] được đo gần đây là 8,28 ± 0,17 eV.[3]Các đồng vị đã biết của thori có số khối từ 207[4] đến 238.