Natürlich vorkommendes Chrom (24Cr) besteht aus vier stabilen Isotopen: 50Cr, 52Cr, 53Cr und 54Cr, wobei 52Cr am häufigsten vorkommt (83,789 % natürliche Häufigkeit). Es wird vermutet, dass 50Cr durch β+β+ zu 50Ti mit einer Halbwertszeit von (mehr als) 1,8×1017 Jahren zerfällt. Zweiundzwanzig Radioisotope, die alle vollständig synthetisch sind, wurden charakterisiert, wobei 51Cr mit einer Halbwertszeit von 27,7 Tagen das stabilste ist. Alle übrigen radioaktiven Isotope haben eine Halbwertszeit von weniger als 24 Stunden und die meisten von ihnen eine Halbwertszeit von weniger als einer Minute, wobei 66Cr mit einer Halbwertszeit von 10 Millisekunden das instabilste ist. Dieses Element hat auch 2 Metazustände, 45mCr, das stabilere, und 59mCr, das weniger stabile Isotop oder Isomer.

53Cr ist das radiogene Zerfallsprodukt von 53Mn. Chrom-Isotopengehalte werden in der Regel mit Mangan-Isotopengehalten kombiniert und haben in der Isotopengeologie Anwendung gefunden. Die Mn-Cr-Isotopenverhältnisse untermauern die Beweise aus 26Al und 107Pd für die Frühgeschichte des Sonnensystems. Schwankungen im 53Cr/52Cr- und Mn/Cr-Verhältnis verschiedener Meteoriten deuten auf ein ursprüngliches 53Mn/55Mn-Verhältnis hin, was darauf hindeutet, dass die Mn-Cr-Isotopensystematik aus dem In-situ-Zerfall von 53Mn in differenzierten planetaren Körpern resultieren muss. Somit liefert 53Cr einen zusätzlichen Beweis für nukleosynthetische Prozesse unmittelbar vor der Koaleszenz des Sonnensystems. Dasselbe Isotop ist bevorzugt an bestimmten Auslaugungsreaktionen beteiligt, so dass seine Häufigkeit in Meerwassersedimenten als Näherungswert für die atmosphärische Sauerstoffkonzentration verwendet werden kann.

Die Isotope von Chrom reichen von 42Cr bis 67Cr. Der primäre Zerfallsmodus vor dem häufigsten stabilen Isotop, 52Cr, ist der Elektroneneinfang und der primäre Modus danach der Betazerfall.