多名外交官在安理會表達了對以色列襲擊可能帶來放射性風險的擔憂。俄羅斯常駐聯合國代表涅邊賈表示，俄羅斯正密切關注國際原子能機構駐伊朗檢查人員的安全狀況，「我們希望該機構總幹事能就事態發展包括潛在放射性後果，提供客觀評估和分析。」
《紐約時報》報道，理論上，對任何核設施的打擊都可能釋放致命放射性雲團，但就以色列此次襲擊而言，還並未出現這種情況。
空襲最嚴重的威脅將來自對核反應爐的打擊。隨著時間推移，反應堆燃料中的原子裂變會產生大量高放射性副產物。其中最危險的是銫-137、鍶-90和碘-131。如果碘-131被吸入或攝入，會在人體甲狀腺中積聚，顯著提高甲狀腺癌的風險，其他同位素也可能引發癌症。但目前沒有報告或證據表明以色列的襲擊擊中了伊朗的核反應爐。波斯灣沿岸的一座發電廠、德黑蘭的一座研究反應堆，以及一個由防空系統和鐵絲網包圍的重兵把守的設施似乎都未受影響。
對人類健康影響較小但仍需關注的威脅則來自鈾——製造原子彈的一種燃料。近年來伊朗在這方面投入巨大，建造了大量工業設施和複合裝置用於提純這種元素。從健康角度來看，鈾-235濃度越高，危險也越大。
衛星圖像和專家分析顯示，以色列襲擊的主要目標是納坦茲核設施，這是伊朗最大的鈾濃縮基地。完全被摧毀的是試驗性燃料濃縮工廠，該處正在生產接近60%濃度的鈾。圖像顯示當地出現黑色彈坑，遠處視頻可見濃煙滾滾。這些煙霧可能含有鈾-235顆粒，可能造成健康威脅。但負責監控伊朗核設施的國際原子能機構表示，尚未發現風險。
