استقرت بعض العناصر الثقيلة مثل اليورانيوم في القشرة الأرضية لأنها ترتبط بسهولة بالأكسجين والسيليكون لتكوين معادن مستقرة، ولذلك تتركز رواسبها غالباً في الصخور القارية أكثر من أعماق الأرض.

تشكل أيونات العناصر الثقيلة عالية الشحنة، المعروفة اختصاراً بـ"أيونات العناصر الثقيلة عالية الشحنة"، نحو ١% فقط من الأشعة الكونية المجرية، لكنها تُحدث في أجسام رواد الفضاء مقداراً من الضرر البيولوجي يوازي ما تسببه البروتونات، على الرغم من أن البروتونات تمثل نحو ٨٥% من هذه الأشعة. ويعود ذلك إلى أن هذه الأيونات، رغم ندرتها النسبية، تمتلك قدرة أكبر على إحداث التأثيرات الإشعاعية المؤذية في الأنسجة الحية، ما يجعل أثرها الصحي أكثر تعقيداً من نسبتها العددية المحدودة.

الفلزات الثقيلة مصطلح يطلق على مجموعة من العناصر ذات خواص فلزية أو سمية، لكنه لا يملك تعريفاً علمياً واحداً ثابتاً، إذ تختلف التعريفات بحسب الكثافة أو العدد الذري أو الوزن أو السمية. تشمل هذه المجموعة عناصر مثل الرصاص والزئبق والكادميوم والزرنيخ والنحاس والكروم، وهي موجودة طبيعياً في البيئة لكن تراكيزها قد ترتفع بفعل الصناعة والنفايات والوقود والتلوث الزراعي والمائي. يؤدي تراكم بعض هذه العناصر في الأنسجة إلى تسمم خطير يصيب الجهاز العصبي والكلى والكبد والرئتين والدم، وتختلف أعراضه بحسب العنصر والجرعة وطريقة التعرض. وتبرز خطورتها في قابليتها للتراكم الحيوي وفي صعوبة التخلص منها عندما تدخل السلاسل الغذائية والبيئات المائية.

تلعب المستعرات العظمى دورًا أساسيًا في تكوين العناصر الثقيلة في الكون. فالعناصر الأثقل من الحديد، مثل الذهب واليورانيوم، تتكون خلال الظروف العنيفة المصاحبة لهذه الانفجارات أو في أحداث مشابهة، ثم تنتشر في الفضاء لتدخل لاحقًا في تكوين أجيال جديدة من النجوم والكواكب.

عناصر ما بعد الأكتينيدات مجموعة من العناصر الكيميائية الثقيلة ذات الأعداد الذرية ١٠٤–١١٨ تقع في الجدول الدوري بعد الأكتينيدات، تشغل إلكتروناتها غلاف التكافؤ 6d في حالتها القاعية، جميعها عناصر مشعة معمولة اصطناعيًا بنظائر ذات أنصاف عمر غالبًا قصيرة وتوجد بكميات نزرية؛ بعض أسمائها معتمدة رسميًا وأخرى تحمل أسماء معيارية مؤقتة.