Peamine erinevus protiumi ja deuteeriumi vahel on see, et protiumi aatomituumas pole neutroneid, deuteeriumil aga üks neutron.
Protium ja deuteerium on vesiniku isotoopid. Seetõttu erinevad nad üksteisest nende aatomituumades olevate neutronite arvu järgi. Vesinik sisaldab aatomi tuumas ühte prootoni: seega on vesiniku aatomite arv 1. Vesiniku isotoope on kolm. Kõik kolm isotoopi sisaldavad ka ühte prootoni. Kolme isotoopi võime tähistada kui 1 H, 2 H ja 3 H. Üleindeksis olevad väärtused on nende elementide aatommassid.