已知的氖的同位素共有11种,包括氖17至氖27,其中氖20(90.48%)、氖21(0.27%)、氖22(9.25%)是稳定的。氖21和氖22是核分裂产物,它们的来源已经很清楚了。氖20不是核分裂产物,对于其在地球上的丰度的来源有很激烈的争论。导致氖的核反应是镁24和镁25的中子发射和α衰变,其产物相应的是氖21和氖22。α衰变主要是从铀裂变系列来的,而中子则是α衰变的次级反应。总的来说这个反应系列导致低的氖20:氖22比例和在含铀岩石中(比如花岗岩)可以观察到的高的氖21:氖22比例。这个同位素是通过镁、钾、硅和铝的衰变导致的。通过对这三个同位素之间的比例的分析可以将宇宙部分的氖与岩浆里的氖和核反应产生的氖区分开来。这说明氖可能可以用来确定岩石和陨石的暴露时间[4]。
火山气体中含的氖中氖20的成分比较高。这些地幔中的氖同位素与大气中的氖的来源可能不同。其中氖20的高含量可能来源于地球形成前,可能代表着太阳系的氖。金刚石中的氖20的含量也比较高,说明这个高含量可能的确来自于地球形成前太阳系星云的来源[5]。