Protaktyn-231 jest źródłem promieniowania α, o masie ustalonej na 231,03588 ± 0,00002, będący członkiem naturalnie występującego szeregu promieniotwórczego uranu-235 (4n+3). Jest produktem rozpadu , a dalej rozpada się na , od którego zaczerpnął swoją nazwę. Potwierdzone okresy półtrwania wynoszą od 32 000 lat ± 10% do 34 300 ± 300 lat. Ostatnie badania ustaliły okres półtrwania na ok. 35 530 ± 250 lat (z 95% pewnością). Dlatego też jest jedynym izotopem dostępnym w miligramowych ilościach. Przekrój czynny wychwytu neutronów termicznych wynosi 211 ± 2 barnów. Okres półtrwania samorzutnego rozszczepienia wynosi 1,1 lat.
może być wyizolowany z przetworzonych rud uranowych lub wytworzony na drodze dwóch reakcji jądrowych: (n,2n) lub (n,α). W zasadzie powinno to wyeliminować wszystkie problemy związane z otrzymywaniem . Jednakże napromieniowanie neutronami daje duże ilości i innych niepożądanych zanieczyszczeń, a względnie małe ilości .
Protaktyn-233 jest jedynym izotopem protaktynu, który otrzymywany jest w gramowych ilościach. Pierwszy gram został otrzymany w 1964 roku przez naukowców w National Reactor Testing Station w Idaho. Znaczenie tego izotopu wynika z faktu, że jest etapem pośrednim w produkcji rozszczepialnego .