Terdapat tujuh belas isotop kalium yang diketahui. Tiga isotop wujud secara semula jadi: 39K (93.3%), 40K (0.012%) dan 41K (6.7%). 40K yang wujud secara semula jadi merebut menjadi 40Ar (11.2%) stabil melalui tawanan elektron dan melalui pancara positron, dan merebut menjadi 40Ca stabil (88.8%) melalui reputan beta; 40K mempunyai separuh hayat selama 1.250×109 tahun.

Reputan 40K kepada 40Ar membolehkan penggunaan kaedah pentarikhan batuan yang biasa digunakan. Pentarikhan K-Ar lazim bergantung kepada andaian bahawa batuan tidak mengandungi argon semasa masa pembentukan dan kesemua argon radiogenik terkemudian (iaitu, 40Ar) dikekalkan secara kuantitatif. Mineral ditarikhkan menggunakan pengukuran kepekatan kalium dan bilangan 40Ar radiogenik yang terkumpul. Mineral yang sesuai digunakan untuk pentarikhan termasuklah biotit, muskovit, hornblende plutonik/metamorfik gred tinggi, dan feldspar gunung berapi; sampel baruan keseluruhan daripada aliran gunung berapi dan terobosan cetek juga boleh ditarikhkan jika ia tidak mengalami perubahan.

Selain pentarikhan, isotop kalium digunakan secara meluas sebagai penyurih dalam kajian luluhawa. Ia juga digunakan dalam kajian kitaran nutrien kerana kalium merupakan makronutrien {zat makro) yang diperlukan untuk kehidupan.

40K wujud dalam kalium semula jadi (oleh itu dalam sesetengah pengganti garam biasa komersil) pada kuantiti mencukupi menyebabkan karung besar pengganti-pengganti ini boleh digunakan sebagai sumber radioaktif untuk tunjuk cara dalam kelas. Dalam haiwan dan manusia yang sihat, 40K merupakan sumber terbesar keradioaktifan, lebih besar daripada 14C. Dalam tubuh badan manusia berjisim 70, kira-kira 4,000 nuklei 40K mereput sesaat.