铼有两种同位素，分别是185、187，在地质学上有重要的用途，即铼-锇同位素体系，被广泛应用于研究矿床成因、岩浆形成、地幔演化、天体演化以及同位素定年。
该同位素体系具有不同于其它常用同位素体系的特性。首先，铼和锇均属强亲铁和亲铜性元素，倾向于在铁和硫化物相中富集，因此，它们在铁一镍金属构成的地核中高度富集，在地幔和地壳中极其贫化。其次，锇是高度相容元素，而铼是相容至中等程度的不相容元素，因而在地幔熔融过程中，锇倾向于富集在地幔残留相中，铼倾向于富集在熔浆中，导致地幔与地壳的Re/Os比值发生很大的变化。最后，由于地幔岩石中的锇同位素比值不易受后期地幔交代作用的影响而发生大的变化，可以更好地反映这些岩石的成因及地幔演化特征。
