סלעים ואורגניזמים רבים מכילים איזוטופים רדיואקטיביים, כגון U-235 ו- C-14. איזוטופים רדיואקטיביים אלה אינם יציבים, מתפוררים לאורך זמן בקצב צפוי. כאשר האיזוטופים מתפוררים הם נותנים חלקיקים מהגרעין שלהם והופכים לאיזוטופ אחר. האיזוטופ האב הוא האיזוטופ המקורי הלא יציב, ואיזוטופי הבת הם התוצר היציב של הריקבון. מחצית החיים היא משך הזמן שלוקח למחצית מהאיזוטופים ההורים להתפורר. הריקבון מתרחש בקנה מידה לוגריתמי. לדוגמא, מחצית החיים של C-14 היא 5,730 שנים. ב -5,730 השנים הראשונות, האורגניזם יאבד מחצית מאיזוטופי ה- C-14 שלו. בעוד 5,730 שנים נוספות האורגניזם יאבד מחצית נוספת מאיזוטופי C-14 שנותרו. תהליך זה נמשך לאורך זמן, כאשר האורגניזם מאבד מחצית מאיזוטופי ה- C-14 שנותרו כל 5,730 שנה.
מאובנים נאספים יחד עם סלעים המתרחשים מאותן שכבות. דגימות אלה מקוטלגות בקפידה ומנותחות באמצעות ספקטרומטר מסה. ספקטרומטר המסה מסוגל לתת מידע על סוג וכמות האיזוטופים שנמצאים בסלע. מדענים מוצאים את היחס בין איזוטופ הורה לאיזוטופ של בת. על ידי השוואת יחס זה לסולם הלוגריתמי של מחצית החיים של האיזוטופ ההורי, הם מצליחים למצוא את גיל הסלע או המאובן המדובר.
ישנם מספר איזוטופים רדיואקטיביים נפוצים המשמשים לתארוך סלעים, חפצים ומאובנים. הנפוץ ביותר הוא U-235. U-235 נמצא בסלעים דמיוניים רבים, אדמה ומשקעים. U-235 מתפורר ל- Pb-207 עם מחצית חיים של 704 מיליון שנה. בשל מחצית החיים הארוכה שלו, U-235 הוא האיזוטופ הטוב ביותר לתארוך רדיואקטיבי, במיוחד מאובנים וסלעים ישנים יותר.
C-14 הוא איזוטופ רדיואקטיבי נוסף שמתפרק ל- C-12. איזוטופ זה נמצא בכל האורגניזמים החיים. ברגע שאורגניזם מת, ה- C-14 מתחיל להתפורר. מחצית החיים של C-14, לעומת זאת, היא רק 5,730 שנים. בגלל מחצית החיים הקצרה שלו, מספר האיזוטופים C-14 במדגם הוא זניח לאחר כ- 50,000 שנה, מה שמאפשר להשתמש בו לתארוך דגימות ישנות יותר. C-14 משמש לעתים קרובות בתארוך חפצים מבני אדם.
