Myonen (aber nicht Antimyonen) können aufgrund ihrer Ladung wie Elektronen an Atomkerne gebunden werden. Jedoch ist der zugehörige Bohrsche Radius der "Myonbahn" um den Atomkern in dem Verhältnis der Massen von Elektron und Myon kleiner. Die Folge ist, dass die Myonen viel stärker gebunden werden als die Elektronen. Üblicherweise gehen Myonen schon kurz nachdem Einfang in einen 1s-Zustand über. Bei schweren Atomkernen liegt aufgrund der kleinen Bahnradien ein großer Teil der Myon-Aufenthaltswahrscheinlichkeit in dem Atomkern. Dort kann es dann zu dem inversen Betazerfall kommen, bei dem das Myon absorbiert und ein Proton in ein Neutron verwandelt wird. Hierbei entsteht zusätzlich ein Neutrino, sowie eventuell eines oder mehrere Gamma-Quanten. Der neu entstandene Atomkern ist in vielen Fällen radioaktiv. Durchläuft dieser in der Folge einen "normalen" Beta-Zerfall, wird wieder der originale Atomkern hergestellt.

Da das gebundene Myon einen Teil der Kernladung abschirmt, verschieben sich die Energieniveaus aller anderen gebundenen Elektronen. Es können sich jedoch zusätzlich zwei Elektronen gleichzeitig mit einem Myon in dem 1s-Zustand befinden. Das Verbot, dass sich keine zwei Fermionen in dem gleichen Zustand aufhalten können, gilt nicht für verschiedenartige Teilchen wie Elektron und Myon.

Wenn ein Myon mit einem Deuterium-Molekül, D₂, eine Verbindung eingeht, dann entsteht ein positives myonisches Molekül-Ion, weil die relativ große Bindungsenergie des Myons die beiden Elektronen des Moleküls freisetzt. In diesem myonischen Molekül-Ion sind die beiden Deuterium-Kerne einander 200 mal näher, als in einem elektronischen Molekül. Das ermöglicht durch den Tunneleffekt eine Kernfusion der beiden Kerne zu Helium-3 und Neutronen, oder Tritium und Protonen. Die sehr große durch die Fusion frei werdende Energie von 3 oder 4 MeV setzt das Myon wieder frei, und es kann in seiner kurzen Lebensdauer je nach den Umgebungsbedingungen bis zu 20 Fusionen katalysieren. Um aus dieser myonisch katalysierten Kernfusion netto Energie zu gewinnen, müsste man aus diesen 20 Fusionen mehr Energie gewinnen können, als zur Erzeugung der dafür erforderlichen Myonen notwendig ist.

Myonen sind einer der wesentlichen Bestandteile der so genannten Höhenstrahlung. Sie werden in großer Höhe gebildet, wenn energiereiche kosmische Teilchen (vor allem Protonen und Alpha-Teilchen) auf die Atmosphäre treffen. Durch relativistische Zeitdilatation können sie trotz der kurzen Halbwertszeit die Erdoberfläche erreichen. Auf Meereshöhe werden in Deutschland ungefähr 200 Myonen pro Sekunde und Quadratmeter gezählt.

• Real Video: Was sind Myonen? (http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=040414.rm) (Aus der Fernsehsendung Alpha Centauri)