Встречающийся в природе празеодим ( 59 Pr) состоит из одного стабильного изотопа 141 Pr . Были охарактеризованы 38 радиоизотопов , наиболее стабильными из которых являются 143 Pr с периодом полураспада 13,57 дня и 142 Pr с периодом полураспада 19,12 часа. Все остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 5,985 часов, а период полураспада большинства из них составляет менее 33 секунд. Этот элемент также имеет 15 метасостояний , наиболее стабильными из которых являются 138m Pr (t 1/2 2,12 часа), 142m Pr (t1/2 14,6 мин) и 134м Пр (t 1/2 11 мин).
Изотопы празеодима имеют атомный вес от 120,955 ед ( 121 Pr ) до 158,955 ед ( 159 Pr ). Первичный режим распада до стабильного изотопа 141 Pr — это захват электронов , а режим после — бета-распад . Первичными продуктами распада до 141 Pr являются изотопы элемента 58 ( церия ), а первичными продуктами после — изотопы элемента 60 ( неодима ).