A、两种不同的元素，其质子数一定不同，故错误；
B、质子数相同，而核外电子数不同的两种粒子其带电荷的情况一定不同，所以这两种粒子的性质一定不相同，比如钠原子和钠离子，它们都有十个质子，核外电子数不同，但性质也不同；
故错误；
C、由所学可知只有核外电子数相同，质子数不同的两种粒子才可能是一种是阳离子，一种是阴离子，如F^-和Mg²⁺，故错误；
D、同种元素说明其质子数相同，性质不同的两种粒子说明其带电荷情况不同，比如钠原子和钠离子，是同一种元素但性质不同，故正确；
故选D