Het chemisch element lithium (Li), met een atoommassa van 6,941(2) u, bezit 2 stabiele isotopen: ⁶Li en ⁷Li, waarvan de laatste het abundantst is. De overige radio-isotopen zijn zeer onstabiel en hebben een korte halveringstijd, waarbij ⁸Li nog het langst in stand blijft, met een halfwaardetijd van circa 840 milliseconden. De radio-isotopen worden synthetisch in het laboratorium bereid. De kortstlevende isotoop van lithium is ⁴Li, met een halfwaardetijd van amper 7,580 43 × 10⁻²³ s.

De twee natuurlijk voorkomende isotopen bezitten een opmerkelijk lage kernbindingsenergie in vergelijking met het voorgaande lichtere element helium en het naburige zwaardere element beryllium. Dat impliceert dat lithium netto energie kan vrijstellen door kernsplijting. ⁶Li wordt gebruikt als bron voor de productie van het waterstof-isotoop tritium (³H) en als absorbens voor neutronen bij kernsplijtingen. Ongeveer 7,5% van het natuurlijk voorkomend lithium bestaat uit de isotoop ⁶Li.

De andere isotoop, ⁷Li, is een van de zogenaamde primordiale nucliden. Deze werden gevormd tijdens de oerknal, bij het proces dat de oerknal-nucleosynthese wordt genoemd.

Nuclide	Z (p)	N (n)	Isotopische massa (u)	Halveringstijd	Verval	VE	Kernspin	Isotopische verhouding (molfractie)	Natuurlijk voorkomen (molfractie)
4Li	3	1	4,02719(23)	91(9) × 10−24 s	${\displaystyle {\ce {{^{4}_{3}Li}->{^{3}_{2}He}+\,p^{+}}}}$	6,03 MeV	2−
5Li	3	2	5,01254(5)	370(30) × 10−24 s	${\displaystyle {\ce {{^{5}_{3}Li}->{^{4}_{2}He}+\,p^{+}}}}$	± 1,5 MeV	3/2−
6Li	3	3	6,015122795(16)	stabiel			1+	0,0759(4)	0,07714-0,07225
7Li	3	4	7,01600455(8)	stabiel			3/2−	0,9241(4)	0,92275-0,92786
8Li	3	5	8,02248736(10)	840,3(9) ms	${\displaystyle {\ce {^8_3Li -> 2^4_2He + e^-}}}$, splijting		2+
9Li	3	6	9,0267895(21)	178,3(4) ms	${\displaystyle {\ce {^9_3Li -> ^8_4Be + e^- + n}}}$ (50,8%)		3/2−
					${\displaystyle {\ce {{^{9}_{3}Li}->{^{9}_{4}Be}+{e^{-}}+{\bar {\nu }}_{e}}}}$ (49,2%)
10Li	3	7	10,035481(16)	2,0(5) × 10−21 s	${\displaystyle {\ce {^10_3Li -> n + ^9_3Li + n}}}$	1,2(3) MeV	(1−, 2−)
11Li	3	8	11,043798(21)	8,75(14) ms	${\displaystyle {\ce {^11_3Li -> ^10_4Be + e + n}}}$ (84,9%)		3/2−
					${\displaystyle {\ce {{^{11}_{3}Li}->{^{11}_{4}Be}+{e^{-}}+{\bar {\nu }}_{e}}}}$ (8,07%)
					${\displaystyle {\ce {^11_3Li -> ^9_4Be + e^- + 2n}}}$ (4,1%)
					${\displaystyle {\ce {^11_3Li -> ^8_4Be + _e^- + 3n}}}$ + (1,9%)
					${\displaystyle {\ce {^11_3Li -> ^7_4Be + ^4_2He + e^-}}}$, splijting (1,0%)[bron?]
					${\displaystyle {\ce {^11_3Li -> ^8_3Li + ^3_1H +e^-}}}$, splijting (0,014%)
					${\displaystyle {\ce {^11_3Li -> ^9_3Li + ^2_1H +e^-}}}$ splijting (0,013%)
12Li	3	9	12,05378(107)	< 10 ns	${\displaystyle {\ce {^12_3Li -> ^11_3Li + n}}}$