In Ergänzung zur physikalischen Dosimetrie ermöglicht seit etwa 1988 die biologische Dosimetrie eine individuelle, personenbezogene Dosisrekonstruktion ionisierender Strahlung. Es finden immer wieder Strahlenexpositionen statt, ohne dass eine physikalische Dosiskontrolle durchgeführt worden ist. Dieses gilt vor allem für unvorhergesehene, unfallartige Strahlenexpositionen. Dafür werden biologische Marker verwendet, insbesondere zytogenetische Marker in den Lymphozyten des Blutes. Techniken zur Erfassung von Strahlenschäden sind die Analyse von dizentrischen Chromosomen nach einer akuten Strahlenexposition. Dizentrische Chromosomen sind das Ergebnis einer fehlerhaften Reparatur von Chromosomenbrüchen in zwei Chromosomen. Sie haben zwei Centromere und nicht wie ungeschädigte Chromosomen nur eines. Symmetrische Translokationen (Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung, FISH) werden nach chronischer oder länger zurückliegender Bestrahlung angewandt. Zur Messung der akuten Exposition stehen daneben der Mikrokerntest und der PCC-Assay () zur Verfügung.