A legfontosabb különbség a protium és a deutérium között az, hogy a protium atommagjában nincs neutron, míg a deutériumban egy neutron található.
A protium és a deutérium a hidrogén izotópjai. Ezért különböznek egymástól az atommagjaikban jelenlévő neutronok száma szerint. A hidrogén egy protont tartalmaz az atommagban: így a hidrogén atomszáma 1. A hidrogénnek három izotópja van. Mindhárom izotóp egy protont is tartalmaz. A három izotópot 1 H, 2 H és 3 H névvel jelölhetjük. A felső indexben szereplő értékek ezen elemek atomtömegei.
