直接电离辐射是指射线照射生物时，与肌体细胞组织体液等物质相互作用，引起物质的原子或者分子电离，甚至直接破坏机体内某些大分子结构，如使蛋白分子断链、核糖核酸或脱氧核糖核酸的断裂、破坏一些对物质新陈代谢有重要意义的酶等。直接电离辐射包括α、β、质子等带电粒子。