Alcuni rilevatori di fumo funzionano con isotopi radioattivi (Americio-241 o radio-226).

Il meccanismo di base si basa sulla misurazione della quantità di ionizzazione in due scomparti all'interno del rilevatore. Uno scomparto è un campione chiuso di aria; l'altro è aperto all'aria. I rilevatori in entrambi i compartimenti “misurano” il numero di ioni creati dalla radiazione alfa dell’isotopo installato misurando la corrente tra due elettrodi. Se l'aria “domestica” contiene particelle di fumo (anche invisibili), la corrente viene alterata nello scomparto aperto perché le particelle di fumo (piuttosto che le molecole di ossigeno o azoto nell'aria) tendono a captare la ionizzazione e questo altera notevolmente la corrente. Questo rende un rilevatore molto sensibile per le particelle di fumo visibili e invisibili. 

Quindi lo scopo del materiale radioattivo è fornire una fonte costante di radiazioni ionizzanti, indipendente dalla energia di funzionamento. 

L’isotopo radioattivo è contenuto in una lamina d'oro in forma sigillata. Inoltre, in genere, l'emivita dell’isotopèo impiegato è più lunga della durata di vita del rilevatore, quindi non è un limite. 

Gli altri tipi di rilevatori di fumo sono più sensibili a cose come il vapore acqueo o la nebbia che produco più falsi allarmi. 

L’attività normalmente presente di radionuclidi è dell’ordine di alcune decine di microcurie.

Oltre alla pericolosità molto contenuta, erano molto utilizzati i rilevatori di tipo ionizzante perchè oltre che a costare meno, avevano una sensibilità maggiore a tutti i tipi di fumo, compresi quelli invisibili all’occhio umano.

La pericolosità della contaminazione c’era lo stesso e la paura è aumentata dopo il 1986 con l’incidente di Chernobyl. 

Sono tuttavia obbligatori dei controlli di contaminazione superficiale che hanno esasperato i costi di mantenimento dell’impianto e la regolare manutenzione.

L’americio è l’elemento maggiormente utilizzato nei rilevatori di ultima produzione ed è leggermente radioattivo; per tale motivo, in Italia, i rivelatori ionici possono essere utilizzati solo con particolari permessi e prassi legislative che ne regolano l’immagazzinamento, l’installazione, la manutenzione e lo smaltimento. 

Tutto ciò limita parecchio il loro utilizzo a favore di alti tipi di rivelatori di fumo.