El radi iònic és el radi que té un àtom quan ha perdut o guanyat electrons, adquirint l'estructura electrònica del gas noble més proper. Podem considerar dos casos:

1. Que l'element guanyi electrons.

L'electró o electrons guanyats es col·loquen en els orbitals buits, transformant l'àtom en un anió. El guany d'electrons per un àtom no metàl·lic aïllat és acompanyat per un augment de grandària.

Per exemple els halògens, situats en el grup 17, presenten una configuració electrònica en el seu últim nivell, igual a ns²p⁵, per tant poden apropar un electró al seu últim nivell per tal d'adquirir la configuració electrònica d'un gas noble, ns²p⁶ amb la qual cosa l'element guanya estabilitat i es transforma en un anió (ió amb càrrega negativa).

Al comparar el valor del radi atòmic de qualsevol element amb el del seu anió, aquest sempre és més gran, ja que la càrrega nuclear és constant a ambdós casos, mentre que augmentant el nombre d'electrons en la capa més externa, també augmenta la repulsió entre els mateixos augmentant de grandària l'orbital corresponent i, per tant, també el seu radi iònic.

2. Que l'element perdi electrons.

Generalment, es perden els electrons de valència i l'element es transforma en un catió. La pèrdua d'electrons per un àtom metàl·lic aïllat implica una disminució de la seva grandària.

Per exemple, els metalls alcalinoterris (grup 2) presenten una configuració electrònica en el seu últim nivell igual a ns². Quan perden aquests dos electrons externs adquireixen la configuració electrònica del gas noble que els precedeix en la taula periòdica, augmentant la seva estabilitat i transformant-se en un catió amb dues càrregues positives.

El valor del radi atòmic de l'element és sempre més gran que el del corresponent catió, ja que aquest ha perdut tots els electrons de la seva capa de valència i el seu radi efectiu és ara el de l'orbital n-1, que és menor.

Podem generalitzar dient que els ions carregats negativament (anions) són sempre majors que el seus corresponents àtoms neutres, augmentant la seva grandària amb la càrrega negativa; els ions positius (cations), malgrat tot, són sempre menors que els àtoms dels que deriven, disminuint la seva grandària augmentant la càrrega positiva.

Entre els ions amb igual nombre d'electrons (isoelectrònics) té major radi el de menor nombre atòmic, ja que la força atractiva del nucli és menor al ser menor la seva carga.