پرتوهای کیهانی، ذرات باردار پرانرژی درون اتمی هستند که منشأ آنها بیشتر خارج از جو زمین است.
این پرتوها ممکن است ذرات ثانویه‌ای تولید کنند که در جو نفوذ کرده و به سطح زمین برسد.
این پرتوها خورشیدی یا کهکشانی هستند.
پرتوهای ساطع از خورشید، عمدتاً پروتون‌‌های پرانرژی تولید می‌کنند.
پرتوهای کهکشانی اولیه شامل ۸۹ درصد پروتون، ۱۰ درصد ذرات آلفا و یک درصد ذرات سنگین (از کربن تا آهن) هستند. پرتوهای کیهانی شامل پرتو گاما نیز هستند.
شدت پرتوهای کیهانی در بالای سطح دریاها افزایش می‌یابد.
لازم به ذکر است پرتوهای کیهانی اولیه پس از ورود به جو زمین، با مولکول‌های اتمسفر برهم ‌کنش هسته‌ای انجام داده و در نتیجه ذرات و پرتوهای ثانويه از جمله نوترون و گاما تولید می‌شوند.
میزان این پرتوها در ارتفاعات مختلف متفاوت بوده و با افزایش ارتفاع، پرتوگیری از پرتوهای کیهانی افزایش می‌یابد.
خلبانان و سایر کارکنان خطوط هوایی به واسطه شغل‌شان بیشتر از افراد عادی در معرض پرتوگیری قرار دارند.