I naturen finns tallium som en blandning av de stabila isotoperna med masstal 203 och 205. I radioaktiva mineral finns också spår av de kortlivade radioaktiva isotoperna med masstal 206, 207, 208 och 210, vilka ingår i de naturliga radioaktiva sönderfallsserierna. I ren form liknar tallium bly. Metallen är gråvit,