随机性效应是指发生概率与剂量成正比而严重程度与剂量无关的效应。目前认为，在辐射防护所关心的低剂量范围内，不存在剂量阀值。剂量-效应的曲线如图3.3所示。
图3.3 随机性效应的剂量-效应曲线
对随机性效应进行辐射防护的目的是把辐射剂量限制在可以合理做到的最低水平以限制其发生率，使之达到被认为可以接受的水平。
随机性效应有两大类：第一类发生在体细胞内，由于体细胞突变而在受照个体中诱发癌症（致癌效应）；第二类发生在生殖细胞中，因生殖细胞突变而在受照者后代身上发生遗传性疾病（遗传效应）。
对于随机性效应，通过辐射流行病学调查，可以估计出受照射人群中的发生率，但不能预知哪些受照个体将会出现效应。
随机性效应是X射线和γ射线低剂量率、小剂量照射对人群的主要危害。
低剂量与低剂量率
电离辐射在组织、器官中的能量沉积是一个随机过程，即使非常低的剂量也可以使细胞关键位点沉积足够的能量而诱发细胞改变或死亡。这种单个细胞的变异，如发生在体细胞，可导致恶性突变，而在受照个体中形成癌症；如发生在生殖细胞，可能使受照者后代身上发生遗传性疾病。
据联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）2010年（第57届会议）科技报告建议：对外部X射线和γ射线低剂量与低剂量率的界定为200mGy与6.1mGy/min（按小时计算平均值）。
低剂量与修复
人体在正常的情况下具有非常强的修复功能。只要在实践中受到照射的剂量低于国家标准规定的剂量限值，人体能对受到照射引起的可能损害进行迅速修复。而在我国核技术应用实践中，国家审管部门对工作人员与公众的受照射剂量并不是按国家标准规定的剂量限值要求，而是按防护与安全最优化原则，以国家标准规定剂量限值的若干分之一（一般用1/4）来要求；如不用有效剂量不超过20mSv作为年剂量限值，而是按20mSv的1/4，即年有效剂量不超过5mSv作为对工作人员年剂量约束值要求；对公众也不是按照年剂量率限值不超过1mSv，而是按照1mSv的1/4，即不超过0.25mSv作为对公众的年剂量约束值要求。所以，在正常工况下核技术应用实践工作人员与公众都不会发生随机性效应。