Soddy klarlade tillsammans med Rutherford det radioaktiva sönderfallets principer, bl.a. att partiklarna i alfastrålning utgörs av heliumatomer och i betastrålning av elektroner. Han uppställde 1913 den fysikaliska lag (samtidigt som Kasimir Fajans och oberoende av denne) som beskriver hur alfa- och beta-sönderfall leder till nya grundämnen (Fajans–Soddys förskjutningslag). Han införde