W okresie rozwoju płodowego organizm ludzki jest szczególnie wrażliwy na działanie promieniowania. Przyczyną jest duża promienioczułość intensywnie dzielących się komórek. Skutki napromieniowania rozwijającego się organizmu mogą być różne i zależą od okresu ciąży i dawki działającego promieniowania.
Napromieniowanie jaja zapłodnionego przed jego zagnieżdżeniem się w macicy może prowadzić do jego śmierci. Najczęstsze zmiany i wady rozwojowe występują przy napromieniowaniu zarodka w 5 —6 tygodniu rozwoju licząc od chwili zapłodnienia. Na podstawie doświadczeń na zwierzętach można sądzić, że napromieniowanie zarodka ok. 28 dnia ciąży powoduje największą liczbę zgonów po urodzeniu. Pierwsze tygodnie ciąży są okresem szczególnie wysokiej wrażliwości. Napromieniowanie płodu 5 — 6-tygodniowego powoduje mniejsze zmiany niż płodu młodszego. Najczęściej spotykanym skutkiem napromieniowania jest ogólne zahamowanie rozwoju. Najczęściej występującymi zmianami są: uszkodzenia mózgu (małogłowie, mongolizm, opóźnienie rozwoju umysłowego, wodogłowie, zaburzenia rozwoju rdzenia kręgowego), uszkodzenia kośćca (wady budowy i kostnienia czaszki, rozszczep podniebienia, wady rozwoju kończyn), uszkodzenia oczu (zaćma) oraz wady rozwojowe gruczołów rozrodczych, zniekształcenia małżowin usznych.
Z genetycznego punktu widzenia napromieniowanie kobiety ciężarnej jest równoznaczne z napromieniowaniem dwóch osób, mutacje mogą bowiem wystąpić zarówno w komórkach rozrodczych matki, jak i w komórkach przyszłego dziecka.