氙-129是氙的稳定同位素之一，其丰度约为26.4%，是天然氙元素中第二多的同位素。氙-132最多，丰度约为26.9%。

氙-129是碘-129的衰变产物，半衰期约为1.57×107年，由于早期碘-129几乎衰变为氙-129，有时称碘-129为灭绝的天然放射性同位素。因此，氙-129的比例在研究早期太阳系历史方面发挥着重要作用。

氙-129有两种核同质异能素，其中基态氙-129质量为128.904794，质量不足为-88.6960MeV，自旋1/2。由于129Xe原子核的自旋1/2，其电四极矩为零，因此129Xe核在与其他原子相撞时不会发生任何四极相互作用。这使得它的超极化状态可以持续更长时间，即使在激光束关闭和碱气体在室温表面冷凝后。129Xe的自旋极化可以在血液中持续数秒，在气态下持续数小时，在深度冷冻的固态下持续数天。

另一种核同质异能素是氙-129m，刺激能量为236.14keV，但比基态氙-129不稳定。半衰期只有8天19点，会从核异构转变为氙-129，跳回基态，释放γ射线光子。

在医学上，超极化129Xe同位素在磁共振成像仪中更容易检测到，因此被用于研究肺内气体的流动等各种器官，包括肺。